UNIVERSIDAD AUTÓNOMA SAN FRANCISCO INSTITUTO DE ...
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1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA SAN FRANCISCO INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN UNIDAD DE INVESTIGACIÓN DE LA FACULTAD DE INGENIERIA PROYECTO DE INVESTIGACIÓN “ANALISIS Y EVALUACION DEL COMPORTAMIENTO DEL VIENTO PARA LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA MEDIANTE EL USO DE UN AEROGENERADOR DE 300 W DE CAPACIDAD EN LA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA SAN FRANCISCO, TIABAYA 2019.” Investigador: Salinas del Carpio, Armando Arequipa – Perú 2019
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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA SAN FRANCISCO
INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN
UNIDAD DE INVESTIGACIÓN DE LA FACULTAD DE INGENIERIA
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
“ANALISIS Y EVALUACION DEL COMPORTAMIENTO DEL VIENTO PARA
LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA MEDIANTE EL USO DE UN
AEROGENERADOR DE 300 W DE CAPACIDAD EN LA UNIVERSIDAD
AUTÓNOMA SAN FRANCISCO, TIABAYA 2019.”
Investigador:
Salinas del Carpio, Armando
Arequipa – Perú
2019
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INDICE 1. Problema ......................................................................................................................... 4
1.1 Identificación del problema ............................................................................... 4
1.2 Enunciado del problema .................................................................................... 5
2. Justificación .................................................................................................................. 5
2.1 Aspecto social ....................................................................................................... 5
2.2 Aspecto tecnológico ............................................................................................ 5
2.3 Aspecto económico ............................................................................................. 6
3. Alcance ........................................................................................................................... 6
4. Operacionalización de variables de investigación .............................................. 6
5. Interrogantes de la investigación............................................................................. 7
6. Marco referencial .......................................................................................................... 7
6.1 Conceptos Propios .............................................................................................. 7
6.2 Marco institucional .............................................................................................. 8
6.3 Marco teórico ....................................................................................................... 17
7. Antecedentes de la investigación .......................................................................... 23
8. Objetivos ....................................................................................................................... 27
Objetivo principal ........................................................................................................... 27
Objetivo secundario ...................................................................................................... 27
9. Hipótesis ....................................................................................................................... 28
PLANTEAMIENTO OPERACIONAL ..................................................................................... 29
1. Metodología de Investigación: ................................................................................ 29
1.1 Tipo de Investigación ........................................................................................ 29
1.2 Nivel de Investigación ....................................................................................... 29
1.3 Diseño de la Investigación ............................................................................... 29
2. Técnicas e instrumentos de recolección de datos............................................ 29
3. Campo de verificación .............................................................................................. 30
3.1 Ubicación espacial ............................................................................................. 30
3.2 Ubicación temporal ............................................................................................ 30
3.3 Unidades de estudio .......................................................................................... 31
4. Estrategia de recolección de datos ....................................................................... 31
5. Presupuesto ................................................................................................................. 32
6. Cronograma de trabajo ............................................................................................. 32
ANEXOS .................................................................................................................................... 34
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PREAMBULO
A nivel mundial cada vez son más los países y/o instituciones que se dedican a
reducir o mitigar los efectos del cambio climático lo cual ha generado que se
incremente el aprovechamiento de otras fuentes de energías alternativas para
reemplazar el actual sistema de generación de energía eléctrica mediante el
uso de equipos especializados.
Poco a poco en los países de Latinoamérica, las universidades también
empiezan a formar profesionales especialistas en la formulación y diseño de
proyectos energéticos con el uso de energías renovables, pero el principal
problema es la falta de información climatológica obviamente dependiendo de
cada ubicación geográfica que se requiera desarrollar un proyecto energético.
Por tal razón, dicho proyecto tiene por finalidad de analizar y evaluar el
comportamiento del viento para la producción de energía eléctrica en el
campus de la Universidad Autónoma San Francisco ubicada en el distrito de
Tiabaya para convertirse en el punto de inicio para futuros proyectos
energéticos en base a energía eólica.
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PLANTEAMIENTO TEÓRICO
1. Problema
1.1 Identificación del problema
A nivel mundial, las energías renovables cada vez toman mayor impacto
dentro de las sociedades para prevenir o mitigar el problema de
calentamiento global, razón por la cual se vienen realizando
investigaciones para diseñar y/o mejorar los equipos y sistemas actuales
con la finalidad de aprovechar al máximo las fuentes de energías
renovables para su transformación y su distribución según sea el tipo de
energía que se produce.
En Latinoamérica, son pocos países que saben cómo aprovechar las
fuentes de energías renovables y más aún utilizar correctamente los
equipos de transformación y distribución.
La distribución de las principales fuentes de energía tales como energía
solar, eólica, mareomotriz y geotérmica dependen mucho de la
localización geográfica de cada país debido a las características
climatológicas de cada zona.
Perú no es la excepción, desde hace pocos años atrás el gobierno
peruano viene fomentando y promoviendo la instalación de centrales
eléctricas usando energías renovables disponibles de cada zona
aprovechando uno de los principales problemas de la sociedad como es
la extrema pobreza principalmente ubicado en localidades alejadas de
las grandes ciudades. Uno de los principales factores para medir la
pobreza en un país es el índice de desarrollo humano según la
Organismo Mundial de la Salud (OMS) el cual comprende los servicios
básicos que debe tener una vivienda y la calidad de vida de los
habitantes.
Actualmente para desarrollar proyectos de generación de energía
eléctrica utilizando energías renovables, son pocos los desarrolladores
de proyectos que realizan un estudio previo debidamente elaborado,
teniendo en cuenta las características del proyecto a desarrollar. Si bien
es cierto que existen páginas de internet que brindan información de las
principales fuentes de energías solar y eólica, esta información es
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limitada, ya sea por ser información desactualizada o por manejar datos
promedios mensuales, lo cual no nos permite realizar el cálculo y diseño
de una manera más eficiente de los equipos e instalaciones que vamos
a utilizar.
En la ciudad de Arequipa, la radiación solar tiene valores homogéneos
similares para casi todos los distritos de Arequipa ciudad, pero los
valores de la energía eólica (velocidad y dirección) son variables en
cada uno de los distritos debido a la geografía local.
Por tal motivo se pretende realizar un estudio eólico, para ser especifico
en el campus de la Universidad Autónoma San Francisco ubicada en el
distrito de Tiabaya para analizar la cantidad de energía eólica que se
puede producir en el distrito con la finalidad de tener antecedentes
históricos para futuros proyectos energéticos en el distrito.
1.2 Enunciado del problema
Se observa que en la zona de Tiabaya existe energía eólica disponible
en grandes cantidades pero debido a la inexistencia de estudios previos,
se pierde sin poder ser aprovechado por los especialistas, que necesitan
de estos estudios para poder realizar proyectos de generación de
energía eléctrica en beneficio de la población de la zona.
2. Justificación
2.1 Aspecto social
El trabajo de investigación busca fomentar o motivar a los investigadores
y/o empresas, a desarrollador proyectos de electrificación mediante el
uso de energías renovables para beneficiar a los pobladores del distrito
de Tiabaya mejorando las condiciones de vida de los mismos.
2.2 Aspecto tecnológico
A nivel mundial, día a día se vienen desarrollando nuevas mejoras en los
actuales equipos e instrumentos especializados en generación de
energía eléctrica, así como el diseño de nuevos prototipos capaces de
aprovechar de manera eficiente y regular las fuentes de energías
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abundantes en cada zona. Uno de esos equipos poco usados a nivel
regional son los aerogeneradores.
2.3 Aspecto económico
Este tipo de proyectos busca mejorar la calidad de vida de los habitantes
de una comunidad a través de la generación de energía eléctrica.
El Municipio de Tiabaya en vez de solicitar una ampliación de la red
eléctrica a la empresa suministradora de energía eléctrica hacia las
diferentes comunidades que se encuentran en los puntos alejados del
distrito, a través de estos tipos de proyectos tienen los medios
suficientes como para poder realizar proyectos energéticos auto
sostenible.
3. Alcance
El presente proyecto consiste en analizar el comportamiento de la energía
eólica que existe en la zona para poder diseñar y calcular un sistema de
generación de energía eléctrica utilizando equipos especializados tales como
los aerogeneradores.
4. Operacionalización de variables de investigación
Variable x Indicador Sub indicador
Energía eólica
Disponibilidad Velocidad del viento
Dirección del viento
Tecnología Uso de la tecnología
Área disponible
Variable y Indicador Sub indicador
Energía eléctrica
Producción Instrumento eléctrico
Tiempo producido
Electrificación Alcance
Sostenibilidad
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5. Interrogantes de la investigación
¿Cuál será el comportamiento del viento necesario para producir energía
eléctrica utilizando un aerogenerador de 300 Watts en el distrito de Tiabaya?
¿Cuál será la mejor ubicación dentro del campus de la universidad que se
pueda utilizar para instalar un aerogenerador de 300 Watts?
¿Cuáles son los instrumentos de medición necesarios para obtener
resultados confiables?
¿Cuáles será el mejor momento del día para producir energía eléctrica a
través de un aerogenerador de 300 Watts?
6. Marco referencial
6.1 Conceptos Propios
Energía
Es todo aquello que produce trabajo. La energía no se crea ni se
destruye tan solo se transforma.
Potencia eléctrica
Es el consumo de electricidad de equipos y/o artefactos en una red
eléctrica.
Energía eléctrica
Es el consumo o generación de electricidad durante un periodo de
tiempo
Centrales eléctricas
Es el resultado de utilizar equipos mecánicos, eléctricos, químicos,
térmicos, etc. Capaces de transformar energías primarias tales como
energía solar, eólica, hidráulica en energía eléctrica.
Fuentes de energía
Se encuentran disponibles en nuestro entorno y a través de procesos
especializados se utilizan para generar energía eléctrica gran escala.
Energía eólica
Es la energía proveniente del viento que se genera por el movimiento
de las masas de aire debido a la diferencia de presiones de un punto
a otro.
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Aerogeneradores
Equipo especializado en generación de energía eléctrica trifásica
utilizando la velocidad del viento.
6.2 Marco institucional
Marco institucional del sector eléctrico
Ministerio de Energía y Minas (MINEM):
Otorga concesiones y establece la reglamentación del mercado.
Organismo Supervisor de la Inversión en Energía y Minería
(OSINERGMIN):
Establece tarifas y compensaciones y se asegura que se cumpla con
la reglamentación establecida por el MINEM. Puede complementar
las reglamentaciones de ser necesario.
Comité de Operación Económica del Sistema (COES):
Coordina operación y determina los pagos entre participantes del
mercado. Los procedimientos del COES son aprobados por
OSINERGMIN.
Marco jurídico
Ley de promoción de la inversión para la generación de electricidad
con el uso de energías renovables - Decreto Legislativo 1002 (mayo
2008)
Reglamento de la generación de electricidad con energías
renovables Decreto Supremo 012-2011-EM (Marzo 2011).
Bases de la segunda Subasta RER, aprobadas mediante Resolución
Viceministerial N° 036-2011-MEM/VME del Ministerio de Energía y
Minas.
Marco legal e institucional de las energías renovables
En esta sección se presenta el marco legal de las actividades eléctricas,
las barreras que ha presentado el desarrollo hidroeléctrico, las medidas
para promover la inversión en nueva oferta de generación, se describe
además el régimen tarifario general, las características del mercado
eléctrico, el marco legal de las energías renovables, incentivos tributarios
y los resultados de la aplicación del dicho marco legal.
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1. Marco Legal General de la Actividad Eléctrica
El Marco Regulatorio General para el régimen tarifario/remunerativo
de la generación convencional está establecido por el D.L. N° 25844
“Ley de Concesiones Eléctricas” -LCE- de Noviembre de 1992, y por
la Ley N° 28832 “Ley para Asegurar el Desarrollo Eficiente de la
Generación Eléctrica” de Julio de 2006, y por sus Reglamentos
1.1 Medidas para Promover la Inversión en Nueva Oferta de
Generación
La Ley N° 28832 ha significado un importante avance con relación a
la LCE, aunque aún existen áreas en las cuales se debe trabajar.
Esta Ley tiene como objeto perfeccionar las reglas establecidas en la
LCE, a fin de asegurar la suficiencia de oferta eficiente de
generación. De esta manera se reduce la exposición del SEIN a la
volatilidad de precios y a los riesgos de racionamiento prolongado por
falta de energía, asegurando al consumidor final una tarifa eléctrica
más competitiva. Dicha Ley está orientada a promover la inversión en
nueva oferta de generación, entre ellas las hidroeléctricas, a través
del mecanismo de licitaciones de suministro de electricidad
convocadas por los distribuidores. El objetivo es reducir la
intervención administrativa en la determinación de precios de
generación mediante soluciones de mercado, a fin de promover una
efectiva competencia y nuevas inversiones en generación. En cada
licitación el OSINERGMIN fija un precio tope de adjudicación, el
mismo que no es conocido por los postores hasta después de la
apertura de los sobres, el precio de venta de energía es el ofertado
por cada postor y adjudicado, y el precio de potencia corresponde al
precio básico de potencia (que fija OSINERGMIN) vigente a la fecha
de la convocatoria de la licitación, ambos precios tienen carácter de
firme, es decir se mantendrán durante el plazo de vigencia que se
establece en cada licitación para los contratos de suministro. En el
caso de licitaciones para hidroeléctricas, la ley en mención establece
un factor de descuento (actualmente del 15%) a las ofertas
económicas para efectos de su evaluación, tomando en cuenta que
esos proyectos implican mayores costos de inversión respecto de
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proyectos térmicos. Los factores de descuento únicamente aplican
para efectos de la evaluación de la oferta en el proceso de licitación,
pues todo adjudicatario siempre recibirá el precio que haya ofertado
en la licitación. Este marco se aplica actualmente al proyecto
hidroeléctrico Quitaracsa de 112 MW, el cual entrará en operación
comercial en abril de 2014. Adicionalmente, el MEM puede encargar
a PROINVERSION convocar y conducir licitaciones de suministro de
electricidad para una tecnología en especial, como la hidroeléctrica,
con las mismas características que establece el marco de la Ley N°
28832.
Conforme al marco legal general vigente, todo generador puede
comercializar su producción bajo cuatro (04) modalidades:
a) Contratos con distribuidores, a través de las licitaciones de
suministro de electricidad que éstas convocan de acuerdo a sus
necesidades de energía para el abastecimiento de su mercado
regulado y/o libre, donde el precio tiene carácter fijo y es igual al
precio que oferta cada generador.
b) Contratos con distribuidores de acuerdo a las necesidades de éstos
para abastecer la demanda de su mercado regulado. Donde el
precio corresponde a la tarifa en barra que fija el OSINERGMIN.
c) Contrato con usuarios libres a precio negociado.
d) Transferencias en el mercado de corto plazo administradas por el
COES, donde se considera el precio spot o costo marginal.
Se espera que en muy corto plazo la totalidad de la demanda del
mercado regulado sea abastecida a través de las licitaciones de
suministro de electricidad. Es justamente esta modalidad la más
adecuada para viabilizar las inversiones en proyectos de generación,
debido a que los contratos de suministro de largo plazo (hasta 20 años)
tienen un precio fijo por la energía suministrada de acuerdo a las
necesidades del distribuidor y a la energía ofertada para cubrir dichas
necesidades.
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1.2 Régimen Tarifario General
La Ley N° 28832 que refuerza a la LCE, reformula las reglas de la
actividad de generación y transmisión, el régimen tarifario en cada
actividad y la tarifa al usuario final (que queda constituida por el
precio a nivel de generación), los costos de transmisión y los costos
de distribución (que incluye a la comercialización minorista):
Precio a Nivel de Generación.- Es determinado anualmente como el
promedio ponderado del precio de generación regulado por el
OSINERGMIN y de los precios firmes de generación resultantes de las
licitaciones de suministro de electricidad que puede convocar el Estado o
los distribuidores, y en las cuales los generadores presentan sus ofertas.
Estas licitaciones se realizan en el marco de la Ley N° 28832 y del
Reglamento de Licitaciones aprobado por D.S. N° 052-2007- EM.
Actualmente cerca del 80% de la demanda del SEIN es abastecida a
través de éstas licitaciones, como se ha dicho anteriormente. La
tendencia es que el abastecimiento de toda la demanda sea a través de
contratos resultantes de las mismas. Estos contratos son de hasta 20
años y los precios tienen carácter de firme durante el periodo
contractual, considerando las fórmulas de actualización
correspondientes.
Costo de Transmisión.- Están constituidos por los costos de los sistemas
principal y garantizado de transmisión (SPT y SGT), y por los costos de
los sistemas secundario y complementario de transmisión (SST y SCP).
Los costos de los Sistemas de Transmisión Principal y Garantizado, son
pagados por toda la demanda y los costos de los sistemas de
Transmisión Secundario y Complementario, son pagados sólo por
quienes lo utilizan. Los costos del sistema garantizado de transmisión
son determinados anualmente, en la misma oportunidad en que se fijan
los costos a nivel de generación, reconociendo el retorno del monto total
de la inversión. Dicho monto es resultado de los procesos de licitaciones
de concesiones de las líneas de transmisión que conforman el sistema
garantizado de transmisión. Estas licitaciones constituyen la herramienta
para la implementación del plan de transmisión que elabora el Comité de
Operación Económica del Sistema (COES) y es revisado y aprobado por
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el Ministerio de Energía y Minas (MEM). Las licitaciones son convocadas
y conducidas por la Agencia de la Promoción de la Inversión Privada
(PROINVERSIÓN) a solicitud del MEM.
Los costos del Sistema Complementario de Transmisión son
determinados cada cuatro (4) años, reconociendo el retorno del monto
eficiente de inversión. Dicho monto es resultado de los procesos de
licitaciones de concesiones de las líneas de transmisión.
Costo de Distribución.- Se fijan cada cuatro años, reconociéndose los
costos eficientes en el desarrollo de la actividad de distribución y
comercialización de una empresa modelo. Para lo cual los sistemas
eléctricos de distribución de todo el país se clasifican por Sectores de
Distribución Típicos (SDT), determinándose una empresa modelo para
cada SDT.
Mercado Eléctrico Peruano
Según el Organismo Supervisor de la Inversión en Energía y Minería
(OSINERGMIN), El mercado eléctrico peruano está conformado por el
mercado regulado, el mercado spot y el mercado libre.
1.- El Mercado Regulado
El Mercado Regulado está conformado por las empresas
distribuidoras que son monopolio regulado y los clientes regulados.
Los concesionarios de distribución están obligados a dar servicio a
quien lo solicite dentro de su zona de concesión o a aquellos que
lleguen a dicha zona con sus propias líneas, en un plazo no mayor de
un año. Asimismo, los concesionarios están obligados a tener
contratos vigentes con empresas generadoras que le garanticen su
requerimiento de potencia y energía.
2.- El Mercado Spot
El Mercado Spot está constituido por todas las empresas generadoras
y transmisoras que operan dentro del SEIN y tienen al COES como un
ente coordinador del despacho físico. En la operación económica del
sector eléctrico, se consideran “costos marginales de corto plazo” y
una modalidad de operación tipo “pool”. Las empresas generadoras
de electricidad aportan la producción de sus unidades despachadas
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de acuerdo a un “orden de mérito”, basado en sus costos variables.
Este orden de despacho es determinado por el COES. En este
mercado se realizan transferencias de potencia y energía entre los
generadores. La energía se vende al llamado Costo Marginal
Instantáneo (precio Spot), y las transferencias de potencia5 son
valorizadas tomando en cuenta los precios de potencia de punta en la
barra donde se origine la transferencia.
3.- El Mercado Libre
El Mercado Libre está conformado por clientes que compran energía y
potencia a los generadores del SEIN y/o distribuidoras. Los clientes
libres tienen poder de negociación para fijar precios y la duración de
estos se fijan mediante contratos bilaterales. Generalmente los retiros
de energía que se requieren para cubrir sus demandas los hacen en
alta tensión (AT) y muy alta tensión (MAT). Los generadores inyectan
y/o toman energía del Mercado Spot para cubrir los contratos de venta
que firman con sus “clientes libres”.
Marco Legal de las Energías Renovables e Incentivos Tributarios
La primera norma exclusiva para energías renovables se promulgó en
julio de 1997, Ley N° 26848 Ley Orgánica de Recursos Geotérmicos. Sin
embargo, el marco promotor que establece incentivos efectivos para la
inversión en energías renovables en el Perú, fue establecido en mayo de
2008 mediante la Ley de Promoción de la Inversión para la Generación
de Electricidad con el Uso de Energías Renovables, Decreto Legislativo
N° 1002 y su Reglamento aprobado mediante el D.S. N° 012-2011-EM
de marzo de 2011.
a) Ley de Promoción de la Inversión para la Generación de Electricidad
con el Uso de Energías Renovables.
Esta Ley tiene como objetivo promover el aprovechamiento de los
Recursos Energéticos Renovables (RER) del país. A continuación se
resume los aspectos relevantes de esta Ley:
• Se entiende como RER a los recursos energéticos tales como
biomasa, eólico, solar, geotérmico y mareomotriz. Tratándose de la
energía hidráulica, cuando la capacidad instalada no sobrepasa de
los 20 MW.
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• La generación de electricidad a partir de RER tiene prioridad para
el despacho diario de carga efectuado por el COES, para lo cual
debe considerarla con costo variable de operación igual a cero (0).
• De existir capacidad en los sistemas de transmisión y/o
distribución, los Generadores RER tienen prioridad para conectarse,
hasta el límite máximo del porcentaje anual objetivo que el MEM.
• Los generadores RER que tengan características de cogeneración
o generación distribuida, pagan por el uso de redes de distribución
sólo el costo incremental en el que incurra el operador de dichas
redes.
• El MEM establecerá cada cinco (5) años un porcentaje objetivo en
que debe participar, en el consumo nacional de electricidad, la
electricidad generada a partir de RER. No se considera en este
porcentaje objetivo a las centrales hidroeléctricas, lo cual implica un
mayor “espacio” para las energías renovables no convencionales. La
Ley dispone que dicho porcentaje objetivo será hasta el cinco por
ciento (5%) en cada uno de los años del primer quinquenio; es decir,
hasta mayo de 2013.
• La participación de las energías renovables se logra a través de
mecanismo de Subasta en la cual se garantiza a los generadores
RER una Tarifa de Adjudicación (igual a su correspondiente oferta
de precio) por su producción de energía. Los postores ofertan
cantidad de energía anual y precio monómico8 por dicha energía.
b) Reglamento de la Ley de Promoción de la Inversión para la
Generación de Electricidad con el Uso de Energías Renovables.
El Reglamento del Decreto Legislativo Nº 1002, establece las reglas
para las Subastas RER y demás detalles remunerativos a los
generadores RER. A continuación se resume los aspectos relevantes
del Reglamento:
• Las bases de la subasta, en las cuales se establece las reglas del
proceso, son elaborados y aprobados por el MEM. La convocatoria y
conducción del proceso de subasta está a cargo de OSINERGMIN.
Cada 02 años el MEM evalúa la necesidad de convocar a nueva
subasta.
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• En las bases de la subasta se establece la participación de cada
tipo de tecnología RER para cubrir la energía requerida.
• OSINERGMIN fija en cada subasta una tarifa de adjudicación
máxima por cada tipo de tecnología RER, considerando una tasa de
descuento de 12% anual establecida en el Artículo 79º de la Ley de
Concesiones Eléctricas (LCE).
• Los postores presentan su oferta con la energía anual que se
comprometen a entregar y el precio correspondiente por dicha
energía (su tarifa de adjudicación); las ofertas que superan la tarifa
máxima de adjudicación son descartadas. La evaluación de ofertas y
adjudicación de Buena Pro, se efectúa de manera independiente por
cada tipo de tecnología (no hay competencia entre tecnologías), en
función al precio ofertado.
• A los adjudicatarios se les otorga un contrato de suministro de
energía por 20 años, con precio garantizado igual al de su oferta
(Tarifa de adjudicación -TA-). Como contraparte, el adjudicatario
RER debe suministrar la energía anual comprometida (Energía
adjudicada -EA-) en su oferta. Si durante un año, no cumple con
suministrar el 100% de la EA, su TA se reduce (para ese año)
proporcionalmente al incumplimiento (Factor de corrección).
• El adjudicatario RER, inyecta su energía en el mercado de corto
plazo a costo marginal y remunerada mensualmente (ingreso en el
mercado de corto plazo), adicionalmente a partir del siguiente año
percibe mensualmente una prima (ingreso por prima) que tiene como
fin cubrir la diferencia entre: (1) la valorización a la correspondiente
TA de su energía suministrada (hasta la EA) y (2) sus ingresos en el
mercado de corto plazo.
• La prima es cubierta a través de un “cargo por prima” incorporado
en el Peaje por Conexión del Sistema Garantizado de Transmisión
que pagan todos los Usuarios en el Sistema Eléctrico Interconectado
Nacional (SEIN), dicho cargo incluye el efecto financiero del pago
diferido (a partir del siguiente año) de la prima, considerando la tasa
mensual correspondiente a la tasa de descuento anual (12%)
establecida en la Ley de Concesiones Eléctricas.
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• Su energía inyectada por “encima” de su EA (excedente de
energía) es valorizada a costo marginal del sistema, lo cual
representa un ingreso extra para el generador RER adjudicatario
(ingresos por excedentes de energía).
Resultados y Análisis de la Aplicación del Marco Legal de las
Energías Renovables
Como ha sido señalado precedentemente, las medidas adoptadas en
el marco legal de las energías renovables han sido orientadas a dar
señales de largo plazo y de estabilidad para los titulares de los
proyectos RER, a fin de promover las inversiones en nueva oferta de
generación. Un ejemplo de estas medidas, es la aplicación del
mecanismo de licitaciones o subasta de suministro de electricidad, a
la fecha los resultados de la primera subasta se presentan a
continuación:
El proceso de la primera subasta RER se inició en agosto de 2009, el
Ministerio de Energía y Minas (MEM) elaboró las bases de la subasta,
encargándose el OSINERGMIM de la conducción del proceso; en
efecto, esta institución realizó el 15 de octubre de 2009 la primera
convocatoria nacional e internacional. La energía requerida fue de 1
314 GWh/año, de los cuales 320 GWh/año fueron para tecnología
eólica, 813 GWh/año para biomasa y 181 GWh/año para solar
fotovoltaica. Adicionalmente, se consideró 500 MW para pequeñas
centrales hidroeléctricas. Los precios máximos de adjudicación fijados
por el OSINERGMIN para las tecnologías hidroeléctrica, eólica,
biomasa y solar fueron de 74 US$/MWh, 110 US$/MWh, 120
US$/MWh, y 269 US$/MWh, respectivamente. Estos precios fueron
mantenidos en reserva por el Notario Público, y dados a conocer al
inicio del acto público de apertura de sobres económicos y
otorgamiento de la Buena Pro. Por su parte, los precios adjudicados
(ofertados por los postores adjudicatarios) fueron los siguientes:
Hidro, 60.33 US$/MWh; eólica, 80.36 US$/MWh; biomasa, 63.45
US$/MWh y solar, 221.09 US$/MWh. (OSINERGMIN, 2011a).
Es decir, los precios medios de las ofertas adjudicadas para las
tecnologías hidroeléctrica, eólica, biomasa y solar, han resultado ser
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menores en 18%, 27%, 47%, y 18%, respectivamente de los precios
máximos (topes) de adjudicación establecidos por el OSINERGMIN.
Por lo que el mantener en reserva dichos precios máximos ha
promovido la competencia incentivando a que los postores efectúen
su mejor oferta.
Las potencias adjudicadas son 180.3 MW de hidroeléctricos, 142 MW
de proyectos eólicos, 27.4 MW de biomasa y 80 MW de solar
fotovoltaica, lo que da un total de 429.7 MW. Las energía adjudicada
total es de 1 971.6 GWh/año, de los cuales 1 084.3 GWh/año
corresponden a las hidroeléctricas, y 887.2 GWh/año a las otras
energías renovables no convencionales (eólica/biomasa/solar). El
precio medio adjudicación de la primera Subasta RER es de 80.46
US$/MWh. Conforme a lo establecido en las bases de la primera
subasta, y al contrato que cada adjudicatario ha firmado con el MEM,
el 31de diciembre de 2012 es la fecha límite para que inicien su
operación comercial los respectivos proyectos de generación RER
(OSINERGMIN, 2011a).
El efecto que tendrán los precios de la energía que inyecten los
proyectos RER adjudicados al SEIN, se estima un incremento del
2.6% en los precios de generación. Para ello se ha considerado que
la producción de energía total en el SEIN para el año 2013 será de 39
395 GWh y el precio monómico a nivel de generación será de 52.8
US$/MWh; por otro lado, la parte de dicha energía que es generación
RER se estima en 1 972 GWh con un precio promedio ponderado de
80.5 US$/MWh.
6.3 Marco teórico
6.3.1 Energías renovables
Según la página española twenergy nos indica que:
“Las energías renovables son aquellas energías que
provienen de recursos naturales que no se agotan y a los
que se puede recurrir de manera permanente. Su impacto
ambiental es nulo en la emisión de gases de efecto
invernadero como el CO2.
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Se consideran energías renovables la energía solar, la
eólica, la geotérmica, la hidráulica y la eléctrica. También
pueden incluirse en este grupo la biomasa y la energía
mareomotriz.
En esta sección no sólo encontrarás información
sobre energías renovables, sino también noticias,
actualidad y curiosidades.” (twenergy)
De la misma página obtenemos:
“Para empezar, las energías renovables son la alternativa
más limpia para el medio ambiente. Se encuentran en la
naturaleza en una cantidad ilimitada y, una vez
consumidas, se pueden regenerar de manera natural o
artificial. Según el Instituto para la Diversificación y Ahorro
de la Energía (IDAE), frente a las fuentes convencionales,
las energías renovables son recursos limpios cuyo impacto
es prácticamente nulo y siempre reversible.
Entre los diferentes tipos de energías
renovables encontramos los siguientes:
- Energía hidráulica. Es la producida por la caída del agua.
Las centrales hidroeléctricas en represas utilizan el agua
retenida en embalses o pantanos a gran altura. El agua en
su caída pasa por turbinas hidráulicas, que trasmiten la
energía a un alternador, el cual la convierte en energía
eléctrica.
- Energía eólica. Es la energía cinética producida por el
viento. A través de los aerogeneradores o molinos de
viento se aprovechan las corrientes de aire y se
transforman en electricidad. Dentro de la energía eólica,
podemos encontrar la eólica marina, cuyos parques eólicos
se encuentran mar adentro.
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- Energía solar. Este tipo de energía nos la proporciona el
sol en forma de radiación electromagnética (luz, calor y
rayos ultravioleta principalmente). El uso de la energía del
sol se puede derivar en energía solar térmica (usada para
producir agua caliente de baja temperatura para uso
sanitario y calefacción) solar fotovoltaica (a través de
placas de semiconductores que se alteran con la radiación
solar), etc.
- Energía geotérmica. Es una de las fuentes de energía
renovable menos conocidas y se encuentra almacenada
bajo la superficie terrestre en forma de calor y ligada a
volcanes, aguas termales, fumarolas y géiseres. Por tanto,
es la que proviene del interior de la Tierra.
- Energía mareomotriz. El movimiento de las mareas y las
corrientes marinas son capaces de generar energía
eléctrica de una forma limpia. Si hablamos concretamente
de la energía producida por las olas, estaríamos
produciendo energía undimotriz. Otro tipo de energía que
aprovecha la energía térmica del mar basado en la
diferencia de temperaturas entre la superficie y las aguas
profundas se conoce como maremotérmica.
- Energía de la biomasa. Es la procedente del
aprovechamiento de materia orgánica animal y vegetal o de
residuos agroindustriales. Incluye los residuos procedentes
de las actividades agrícolas, ganaderas y forestales, así
como los subproductos de las industrias agroalimentarias y
de transformación de la madera.” (Marta, 2012)
6.3.2 Energía eólica
“La energía eólica es la energía que se obtiene del viento. Se
trata de un tipo de energía cinética producida por el efecto de las
corrientes de aire. Esta energía la podemos convertir en
20
electricidad a través de un generador eléctrico. Es una energía
renovable, limpia, que no contamina y que ayuda a reemplazar la
energía producida a través de los combustibles fósiles.”
(factorenergia, 2019)
“La fuerza del viento se transforma en electricidad mediante
turbinas de viento. Los parques eólicos pueden tener cientos de
turbinas eólicas. El viento da vueltas en las láminas de las
turbinas que giran, están conectadas a un generador que produce
electricidad.
VENTAJAS DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES
Las energías renovables presentan una serie de ventajas
respecto a los combustibles fósiles. Tales como son un recurso
inagotable, benefician a la economía y las finanzas, no
contaminan, frenan en el efecto invernadero, tienen gran
demanda.” (erenovable, 2018)
6.3.3 Generación de energía eléctrica
“De todos los tipos de energía, la que mayor uso ha recibido es la
energía eléctrica. Esta popularidad está dada por su difusión tanto
en la economía de las naciones como en el uso doméstico.
La energía eléctrica tiene las cualidades de fácil generación y
distribución hasta los consumidores. También por su fácil
transformación a otras formas de energía, tales como la térmica,
luminosa, mecánica entre otras. El rápido desarrollo del
aprovechamiento de la energía eléctrica estimuló a la construcción
de grandes plantas generadoras capaces de convertir la energía
mecánica, obtenida mediante otras fuentes de energía primaria en
energía eléctrica, constituyendo el primer escalón del Sistema de
suministro eléctrico.
Las centrales generadoras se pueden clasificar
en Termoeléctricas (de Combustibles fósiles, Biomasa, Nucleares o
solares), Hidroeléctricas, Eólicas,
solares Fotovoltaicas o Mareomotrices. La mayor parte de la
21
energía eléctrica generada a nivel mundial proviene de los tres
primeros tipos de centrales reseñados: Termoeléctricas,
Hidroeléctricas y Eólicas.
Todas estas centrales, excepto las Fotovoltaicas, tienen en común
el elemento generador, constituido por un alternador, movido
mediante una turbina que será distinta dependiendo del tipo de
energía primaria utilizada. La demanda de energía eléctrica de una
ciudad, región o país tiene una variación a lo largo del día. La
generación de energía eléctrica debe seguir la curva de demanda y
a medida que aumenta la potencia demandada, se debe
incrementar el suministro.” (ecured)
“La energía eólica se obtiene del viento, es decir, de la energía
cinética generada por efecto de las corrientes de aire o de las
vibraciones que dicho viento produce. Los molinos de viento se han
usado desde hace muchos siglos para moler el grano, bombear
agua u otras tareas que requieren energía. En la actualidad se
usan aerogeneradores para generar electricidad, especialmente en
áreas expuestas a vientos frecuentes, como zonas costeras,
alturas montañosas o islas. La energía del viento está relacionada
con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas
de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja
presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión.
El impacto medioambiental de este sistema de obtención de
energía se centra en la muerte de aves por choque con las aspas
de los aerogeneradores o la necesidad de extensiones grandes de
territorio que se sustraen de otros usos. También hay un impacto
estético, pues alteran el paisaje. Además, este tipo de energía, al
igual que la solar o la hidroeléctrica, están fuertemente
condicionadas por las condiciones climatológicas, lo que aleatoriza
la cantidad de energía generada.” (ecured)
6.3.4 Aerogeneradores
22
“Un aerogenerador es un dispositivo que convierte la energía
cinética del viento en energía eléctrica. Las palas de un
aerogenerador giran entre 13 y 20 revoluciones por minuto, según
su tecnología, a una velocidad constante o bien a velocidad
variable, donde la velocidad del rotor varía en función de la
velocidad del viento para alcanzar una mayor eficiencia.”
(accionaacciona)
“Los aerogeneradores se construyen para que realicen su trabajo
de cara al viento o lo que es lo mismo a barlovento. Éstos deben
tener un sistema automático con el que poder controlar la
orientación de las palas de espaldas al viento o a sotavento,
cuando las condiciones no sean favorables.
Para instalar un parque eólico, será necesario crear un mapa de
vientos, las zonas más adecuadas para poder instalar
un aerogenerador son las zonas donde la velocidad del viento es
de 5 m/seg., durante más de 1500 horas al año.” (erenovable,
2018)
“Teóricamente, generar energía a partir del viento, no parece muy
difícil, como ya hemos comentado anteriormente, se trata de
convertir la energía cinética que nos proporciona el viento, en
energía eléctrica que podamos consumir en nuestras casas.
El viento pasa sobre las palas del aerogenerador, al pasar
provoca una fuerza que hace girar estas palas. Con el movimiento
de las palas comienza a girar un eje lento que hay dentro de la
góndola. El eje se encuentra conectado a una caja
llamada multiplicadora, ésta actúa igual que una caja de cambios
y su función será la de aumentar la velocidad de rotación que
viene de las palas.
Por medio de otro eje rápido, esta velocidad llega hasta el
generador donde por medio de campos magnéticos convierte la
energía proveniente del rotor, llamada energía rotacional, en la
energía eléctrica que todos conocemos.
El generador, valga la redundancia, genera una energía de
alrededor de 690 voltios, esta energía deberá ser adaptada al
23
voltaje que circula por la red de distribución eléctrica, es
decir, entre 20 y 132 kilovoltios.
Existen distintos tipos de aerogeneradores, unos diseñados para
captar el viento en tierra y otros para captarla en medios marinos.
De cualquier manera, cuando la veleta detecta un cambio de
dirección en el viento, automáticamente se girará la góndola
poniéndose en posición de barlovento.” (erenovable, 2018)
7. Antecedentes de la investigación
Según el Ministerio de Energía y Minas (MINEM), en el anuario estadístico
de Electricidad 2017, se identifican todas las centrales eléctricas a nivel
nacional, y donde figuran las centrales eólicas por empresa.
Además en la página web del Comité de Operaciones del Sistema
Interconectado Nacional (COES) figuran las capacidades instaladas en
MWh.
Las fichas técnicas de las principales Centrales Eólicas instaladas en el Perú
se encuentran en la página web del OSINERGMIN.
24
Ilustración 1 FICHA TECNICA DE LA CENTRAL EOLICA PARQUE EOLICO MARCONA
25
Ilustración 2 FICHA TECNICA DE LA CENTRAL EOLICA TALARA
26
Ilustración 3 FICHA TECNICA DE LA CENTRAL EOLICO TRES HERMANAS
27
La Empresa de Administración de Infraestructura Eléctrica S.A. (ADINELSA)
es una de las principales empresas de administración en el sector de
energía eléctrica rural que tiene presencia en 22 regiones del Perú, se
enfoca en el crecimiento y desarrollo de las poblaciones rurales y de las
zonas a las que ninguna otra empresa ingresa.
Adinelsa actualmente tiene a cargo las siguientes centrales de generación
de energía eléctrica:
Ilustración 4 RESUMEN DE CENTRALES DE GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA QUE TIENE A CARGO ADINELSA
Adinelsa tiene a su cargo el monitoreo de la operación y el control de
información de la Central Eólica de Marcona (Ica) de 450 kW.
Esta Central inició su operación en agosto de 1998. Actualmente la central
se encuentra en la etapa de evaluación para su pronta puesta en marcha.
8. Objetivos
Objetivo principal
Analizar el comportamiento del viento para evaluar los niveles de producción
de energía eléctrica mediante un aerogenerador de 300 watts tomando como
centro de aplicación el campus universitario de la Universidad Autónoma
San Francisco ubicado en el distrito de Tiabaya.
Objetivo secundario
Determinar la mejor ubicación del aerogenerador de 300 watts dentro del
campus universitario de la Universidad Autónoma San Francisco,
Tiabaya.
28
Determinar e implementar los instrumentos de medición adecuados para
obtener los resultados óptimos para su procesamiento de datos.
Analizar y evaluar las mejores condiciones climatológicas que se
presenta en el viento para poder realizar su aprovechamiento.
9. Hipótesis
Dadas las condiciones favorables para la aplicación y aprovechamiento de la
energía eólica de la zona en el distrito de Tiabaya, es probable que se
pueda aprovechar este valioso recurso mediante la instalación de equipos de
generación de energía eléctrica para implementarse en el campus de la
universidad.
29
PLANTEAMIENTO OPERACIONAL
1. Metodología de Investigación:
1.1 Tipo de Investigación
Por su finalidad es aplicada
1.2 Nivel de Investigación
Por el grado de profundidad y alcance el nivel de investigación es
explicativo
1.3 Diseño de la Investigación
Según el tipo de diseño es del tipo experimental como toma de datos
longitudinales y según el énfasis en el manejo de datos es cuantitativa.
2. Técnicas e instrumentos de recolección de datos
Según nuestra tabla de Operacionalización de variables:
VARIABLE INDICADOR SUB INDICADOR TÉCNICA INSTRUMENT
O
Energía eólica
Disponibilidad Velocidad del viento Registro de
datos Instrumento de
medición Dirección del viento
Tecnología
Uso de la tecnología Diseño y selección
Lista de cotejo
Área disponible Observación de campo
Escala de likert
VARIABLE INDICADOR SUB INDICADOR TÉCNICA INSTRUMENT
O
Energía eléctrica
Producción
Instrumento eléctrico
Registro de datos
Instrumento de medición
Instrumento de registro
Tiempo de producción
Registro de datos
Instrumento de medición
Instrumento de registro
Electrificación Alcance Observació
n de campo Lista de cotejo
Sostenibilidad
Tabla 1 TABLA DE VARIABLES (FUENTE: PROPIA)
30
Para la variable “Energía Eólica” la técnica de recolección de datos será de
manera indirecta a través de un instrumento especializado que nos permita
capturar el movimiento del viento. Dicho instrumento es un aerogenerador de
300 watts de potencia que nos permite obtener los parámetros del viento de
manera indirecta.
Los resultados obtenidos se anotaran en una ficha de registro para luego
procesar en una hoja de cálculo Excel para su análisis y evaluación.
Para poder obtener los parámetros deseados, primero debemos utilizar un
medidor de energía para contabilizar la cantidad de energía producida en los
intervalos de tiempo establecidos. Luego a través de las ecuaciones básicas
establecidas para calcular la generación de energía eléctrica teórica se
puede hallar el parámetro de velocidad del viento.
Para elegir la ubicación de montaje del aerogenerador, ese necesario
realizar una evaluación subjetiva del sitio con mayor afluencia de aire dentro
del campus de la universidad, incluyendo los elementos que puedan
interrumpir con el flujo de aire disponible de la zona.
Para la variable “energía eléctrica” la técnica de recolección de datos será de
manera indirecta a través del mismo medidor de energía eléctrica que nos
permite contabilizar la producción de energía eléctrica en un determinado
periodo de tiempo establecido.
Los resultados obtenidos se anotaran en una ficha de registro para luego
procesar en una hoja de cálculo Excel para su análisis y evaluación.
3. Campo de verificación
3.1 Ubicación espacial
El proyecto se desarrollara en el departamento y provincia de Arequipa,
en el distrito de Tiabaya en el Campus de la Universidad Autónoma San
Francisco, donde se analizara la ubicación idónea para el montaje del
equipo eólico.
3.2 Ubicación temporal
El equipo será instalado una sola vez y se mantendrá en esa ubicación
por el periodo de tiempo que se estime que sea conveniente para la
obtención de resultados o lo que dure el proyecto.
31
3.3 Unidades de estudio
La principal unidad que vamos a obtener por parte del equipo es energía
eléctrica (kWh), pero a partir del modelo matemático que permite diseñar
un aerogenerador es posible retro calcular la velocidad del viento.
4. Estrategia de recolección de datos
Una vez instalado el equipo en su posición final, se procede a realizar las
conexiones eléctricas debidamente correctas hacia los dispositivos
correspondientes.
Se instalara un medidor de energía eléctrica. Se tomaran lecturas según un
horario establecido y las registre en una ficha de registro.
La lectura y registro de datos será de la siguiente manera:
Nro. de
lectura Hora del dia
1 8.00 am
2 12.00 pm
3 04.00 pm
4 08.00 pm
Al final de la semana los datos obtenidos serán digitalizados y tabulados en
un ordenador utilizando el software especializado Excel y/o Eviews con la
finalidad de obtener valores promedios y poder graficar una curva de
rendimiento diario.
De esa manera, se trabajara semana a semana durante el periodo de tiempo
establecido según la duración del proyecto.
32
5. Presupuesto
Equipo y/o instrumento Cantidad Costos
Aerogenerador de 300 w 01 S/. 1600
Medidor de energía trifásico 01 S/. 300
Equipos de instalación
(contactores, conectores,
cables, cinta aislante, etc.)
01 S/. 300
Data logger con arduino 01 S/. 100
Personal 01 S/. 1000
TOTAL S/. 3300
Tabla 2 TABLA DE PRESUPUESTO (FUENTE: Elaboración propia)
6. Cronograma de trabajo
Tiempo
Actividades
Duración 1 año
17/06/2019
Semana: 1
24/06/2019 al
26/08/2019
Semana : 2 a
10
02/09/2019
Semana:
11
1. Instalación del equipo
2. Obtención y sistematización
de resultados
Toma de datos
Cada 8 horas por día
3. Informe de investigación.
x
x
x
Tabla 3 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES (FUENTE: propia)
33
REFERENCIAS
1. Digitales
Ministerio de Energía y Minas (MINEM)
Organización Supervisor de la Inversión en energía y Minería
(OSINERGMIN)
Empresa de Administración de Infraestructura Eléctrica S.A.
(ADINELSA)
Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI)
2. Referencias bibliográficas
accionaacciona. (s.f.). https://www.acciona.com/. Obtenido de
https://www.acciona.com/es/energias-renovables/energia-
eolica/aerogeneradores/
ecured. (s.f.).
https://www.ecured.cu/Generaci%C3%B3n_de_Energ%C3%ADa_El%C3%A9c
trica#Centrales_e.C3.B3licas. Obtenido de
https://www.ecured.cu/Generaci%C3%B3n_de_Energ%C3%ADa_El%C3%A9c
trica#Centrales_e.C3.B3licas
erenovable. (05 de 01 de 2018). https://erenovable.com. Obtenido de
https://erenovable.com/aerogeneradores-eolicos/
erenovable. (26 de 02 de 2018). https://erenovable.com/energias-renovables/.
Obtenido de https://erenovable.com/energias-renovables/
factorenergia. (16 de 01 de 2019). https://www.factorenergia.com/es/blog/eficiencia-
energetica/energia-eolica/. Obtenido de
https://www.factorenergia.com/es/blog/eficiencia-energetica/energia-eolica/
Marta. (23 de 02 de 2012). twenergy. Obtenido de https://twenergy.com/a/que-son-las-
energias-renovables-516
twenergy. (s.f.). twenergy. Obtenido de https://twenergy.com/energia/energias-
renovables
34
III. ANEXOS
35
FICHA N°1
REGISTRO DE DATOS
Nro de lectura Fecha Hora lectura anterior lectura nueva
36
FICHA N°4
generacion de energia electrica
ESCALA DE LIKERT
0 1 2 3 4 5
Costos
Produccion
Estabilidad
Eficiencia
Satisfaccion
37
FICHA N°3
DISEÑO Y SELECCIÓN DE EQUPOS
ESCALA DE LIKERT
0 1 2 3 4 5
Costos
Transitabilidad
Obstaculos
Eficiencia
Espacio fisico
38
FICHA N°2
SELECCIÓN DE UBICACIÓN DEL AEROGENERADOR
ESCALA DE LIKERT
0 1 2 3 4 5
Disponibilidad
Transitabilidad
Obstaculos
Sensacion de viento
Espacio fisico
