Por Isaac Hernández Arriaga (Ciateq)
Actualmente, México se posiciona a nivel mundial como uno de los países con mayor potencial eólico para la generación de electricidad: se tiene contabilizado un potencial eólico de generación estimado en 71,000 MW (megawatts) de potencia. Al año 2018, México cuenta con una capacidad instalada de 4,935 MW con 54 parques eólicos y 2,447 aerogeneradores, y para el año 2019 se agregarán diez parques eólicos con una capacidad instalada de 800 a 1,200 MW. Los estados de Oaxaca, Yucatán y Tamaulipas han registrado velocidades de vientos mayores a 8 m/s y factores de planta cercanos al 45 por ciento (entendidos estos como la razón entre la energía real generada por una central eléctrica, eólica, solar, térmica u otra, y la energía generada si hubiera trabajado al ciento por ciento); lo anterior, las convierte en las zonas con mayor potencial eólico en México.
Para llevar a cabo el proceso de transición energética y dar cumplimiento a los objetivos, en la Ley de Transición Energética existen estrategias, programas, medidas y políticas públicas para vencer los retos existentes y lograr el incremento de producción de energías limpias y alcanzar las metas establecidas.
En particular para la energía eólica, en 2017 se trazó el mapa de ruta tecnológica, con el análisis de las condiciones nacionales, para pasar de 4.9 GW (gigavatios) de potencia instalada en 2018, a 14 GW para el año 2024 y 21 GW para el año 2030.
Dentro de las acciones estratégicas y habilitadoras se incluyen: 1) desarrollar soluciones tecnológicas para la optimización de la operación y el mantenimiento de centrales eólicas, 2) formar especialistas competentes (capacitados y certificados) para diseñar, instalar, operar y dar mantenimiento a las centrales eólicas, y 3) fomentar cadenas de suministro nacionales enfocadas en la fabricación de componentes y prestación de servicios especializados para proyectos eólicos.
Por lo anterior, se augura un excelente mercado potencial para energía de gran capacidad y que tiene que ver con el mantenimiento de parques eólicos, incluyendo formación de especialistas, mientras que para energía de pequeña y mediana capacidad se encuentra el desarrollo de aerogeneradores para energía distribuida.
Sin embargo, la oferta de estas últimas máquinas eólicas es principalmente extranjera; México cuenta tan solo con un fabricante de equipos de manufactura original (potencia industrial, con modelos de 5 kW y 10 kW). Por lo tanto, hay una gran oportunidad en impulsar a fabricantes de turbinas, equipos, componentes y proveedores de servicios especializados de la industria eólica mexicana, ya que contar con más empresas nacionales ayudará a reducir los costos de esta tecnología y a ofrecer productos locales adaptados a las condiciones nacionales y adoptados por la gente local.
Ciateq en el año 2014 participó junto con el Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias (INEEL) en la creación del Centro Mexicano de Innovación en Energía Eólica (CEMIE-Eólico) perteneciente al Fondo de Sustentabilidad Energética Sener-Conacyt. El CEMIE-Eólico tiene la finalidad de contar con conocimiento unificado en materia de energía eólica y generar sinergias que permitan orientar las actividades de innovación, investigación y desarrollo tecnológico con el fin de contribuir al fortalecimiento de la industria eólica del país.
Ciateq fue beneficiado con dos proyectos estratégicos: “Desarrollo de aerogeneradores de pequeña capacidad” y “Desarrollo de aspas de aerogeneradores”.
En el primer proyecto, se desarrolló un aerogenerador tipo laboratorio con capacidad de 30 kW que alcanzó un nivel de madurez TRL 6, (modelo de sistema o subsistema de prototipo en un entorno relevante); este aerogenerador permitirá asimilar y transferir la tecnología eólica, análisis de componentes y/o sistemas con estudios de correlación para grandes capacidades e incrementar los niveles de madurez tecnológica (TRL) de componentes y/o sistemas de los fabricantes, además de la formación de especialistas altamente capacitados. Este aerogenerador se encuentra instalado en el Centro Regional de Tecnología Eólica (Certe) del INEEL en La Ventosa, Oaxaca.
Aerogenerador-Laboratorio de 30 kW de CIATEQ
Con respecto al segundo proyecto, el objetivo principal es el desarrollo tecnológico para el diseño, la manufactura y ensayos mecánicos de aspas para aerogeneradores, lo que incluyó la construcción de un Laboratorio de Diseño y Manufactura de Aspas y de un Banco de Pruebas Mecánicas de Aspas.
El Laboratorio de Diseño y Manufactura de Aspas tiene la capacidad de realizar diseños aerodinámicos óptimos, diseños aeroelásticos y estructurales con materiales y arreglos novedosos (aspas hibridas: fibra de vidrio, fibra de carbono y núcleos estructurales) y procesos de manufactura novedosos (proceso de transferencia de resina asistida por vacío) que garantizan un producto final de alta calidad. Este laboratorio tiene una superficie de 150 m2 con equipo especializado donde también se realizan diseños y fabricaciones de modelos maestros, moldes y herramentales de fabricación; asimismo, cuenta con una cabina de inspección, reparación y acabados finales de aspas, donde se realiza la inspección de la calidad de manufactura, la detección de daños, así como la reparación y modernización de las aspas.
Laboratorio de Diseño y Manufactura de Aspas de CIATEQ
Por otra parte, el Banco de Pruebas Mecánicas de Aspas de CIATEQ tiene la capacidad para realizar ensayos mecánicos en aspas de hasta 14 m de longitud. El objetivo del banco es validar los diseños y/o la manufactura de los fabricantes. En este banco se pueden realizar pruebas estáticas de flexión y una simplificación de pruebas centrifugas, pruebas dinámicas por resonancia de actuador y cuenta con un sistema de control y monitoreo con hasta 200 canales, celdas de cargas, hilos potenciométricos y grabación de video.
Banco de Pruebas Mecánicas de aspas de CIATEQ
Con el desarrollo de estos proyectos, CIATEQ ha formado especialistas en tecnología eólica, cuyo objetivo es generar, asimilar y transferir nuevo conocimiento a empresas interesadas y contribuir a la cadena de valor de la energía eólica en México, como es el caso de inspección, reparación y modernización de aspas para el segmento de mercado de gran capacidad, mientras que para la pequeña y mediana capacidad, generar y transferir conocimiento para el diseño, la fabricación y ensayos de turbinas eólicas a fabricantes, a universidades y a Centros Públicos de Investigación en México.
Autor
Isaac Hernández Arriaga, doctor en Ingeniería Mecánica con especialidad en Diseño Mecánico que posee experiencia en la ejecución de proyectos de investigación y de desarrollo tecnológico de turbomaquinaria y de turbinas eólicas, y es miembro del Sistema Nacional de Investigadores, es el encargado de la Gerencia de Turbomaquinaria en el Centro de Tecnología Avanzada, A. C. (Ciateq). Correo electrónico: isaac.hernandez@ciateq.mx.
Mayor información: Alvaro Martínez Ezeta, gerente de Relaciones Institucionales (alvaro.martinez@ciateq.mx) y Edith Juárez Munguía, ejecutivo de Relaciones Institucionales (ejuarez@ciateq.mx)
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