Mercedes Arias Luis Candela Keylor Perez Daniel Sagredo

Mercedes Arias
Luis Candela
Keylor Perez
Daniel Sagredo
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
ESQUEMA DE CONTENIDO
ESQUEMA DE CONTENIDO ..................................................................................... 1
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 2
1
ANTECEDENTES................................................................................................ 3
1.1 ISLA DE LA PALMA. GENERALIDADES..................................................... 4
1.2 LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS INSULARES................................................. 6
1.3 SISTEMA ELÉCTRICO ISLA DE LA PALMA ............................................... 8
1.4 PLAN DE AUTOSUFICIENCIA ENERGÉTICA........................................... 12
2
CENTRALES DE BOMBEO HIDRO-EÓLICAS ............................................... 15
3
ANÁLISIS DEL RECURSO............................................................................... 20
3.1 ESTUDIO HIDROLÓGICO............................................................................ 21
3.2 ESTUDIO DEL RECURSO EÓLICO ............................................................. 29
4
MEDIDAS MEDIOAMBIENTALES PREVENTIVAS Y CORRECTIVAS....... 34
4.1 INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 35
4.2 RESPECTO A LA GENERALIDAD .............................................................. 36
4.3 RESPECTO A LAS VÍAS PÚBLICAS. .......................................................... 37
4.4 RESPECTO A LOS APROVECHAMIENTOS HIDROELÉCTRICOS........... 38
4.5 RESPECTO DE LA ENERGÍA EÓLICA ....................................................... 39
4.6 RESPECTO DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN....................................... 40
5
DIMENSIONAMIENTO DE LA CENTRAL ..................................................... 41
5.1 INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 42
5.2 CARACTERÍSTICAS DE LA ACTUAL CENTRAL MINIHIDRÁULICA DE
EL MULATO .......................................................................................................... 43
5.3 OPCIONES DE REPOWERING..................................................................... 46
5.4 CONSIDERACIONES PREVIAS AL DESARROLLO .................................. 47
5.5 DESARROLLO DE LA SOLUCIÓN ADOPTADA........................................ 50
5.6 SOLUCIÓN HIDRÁULICA ADOPTADA ..................................................... 59
6
DIMENSIONAMIENTO DEL PARQUE ........................................................... 61
6.1 SOPORTE INFORMÁTICO UTILIZADO ..................................................... 62
6.2 UBICACIÓN DEL EMPLAZAMIENTO. ....................................................... 63
6.3 DATOS DE VIENTO...................................................................................... 64
6.4 MODELIZACIÓN DE LA ZONA. ................................................................. 65
6.5 MODELIZACION DEL PARQUE EÓLICO. ................................................. 68
6.6 AEROGENERADOR...................................................................................... 73
6.7 ESQUEMA ELECTRICO Y CABLEADO ..................................................... 75
6.8 LOGÍSTICA Y TRANSPORTE DE AEROGENERADORES ........................ 77
6.9 RESULTADOS............................................................................................... 83
6.10 SOLUCIÓN EOLICA OPTADA..................................................................... 85
7
ANÁLISIS ECONÓMICO Y FINANCIERO...................................................... 86
7.1 Inversión ...................................................................................................... 87
8
CONCLUSIONES .............................................................................................. 91
9
ANEXOS ............................................................................................................ 92
1
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
INTRODUCCIÓN
La crisis económica ha provocado un descenso de la demanda de energía eléctrica del
sistema eléctrico Canario y, es una situación que ha favorecido a los planes de adecuación y de
nuevas energías en las islas, de esta forma se podrá adecuar el sistema eléctrico a próximos
crecimientos económicos sin poner en peligro la estabilidad de la red. Según los últimos datos,
en 2009 la demanda cayó un 2,1% y supuso un total de 9.139 GWh.
Las debilidades de los sistemas eléctricos insulares radica en la estabilidad de la red de
transmisión, el bajo mallado, el aislamiento del sistema y la dependencia de grupos diesel. Estas
características resaltan bastante en las Islas Canarias.
La isla de La Palma no está ajena a las debilidades antes mencionadas y posee
características en su sistema de potencia que la alejan de los objetivos de Plan Energético de
Canarias, porque no han integrado energías renovables en su mix energético a pesar de contar
con recursos para ello.
El aprovechamiento hidroeólico de la Isla de la Palma que se plantea a continuación
pretende colaborar con la instalación de energía limpia en la isla a través de la repotenciación de
la Central del Mulato de 800kW a 5MW, y de un parque eólico de 5MW con el cual se realizará
el bombeo para la central reversible.
El funcionamiento de la central de bombeo deberá contribuir al control de la potencia en las
horas pico, en la estabilidad de la frecuencia y en la participación en la medida de sus
posibilidades del plan de deslastre de cargas por baja frecuencias ante alguna contingencia.
Además contribuirá a reducir los costes de la energía en las horas pico por evitar en su medida
que entren unidades más caras a cubrir los desequilibrios de oferta demanda.
Actualmente en la isla existe una potencia instalada de 91,47MW, de los cuales el 88,3% es
energía de centrales térmicas con Gas y Diesel como combustibles; 0,87% es de la central
hidroeléctrica el Mulato y el restante 10,86% es de diferentes instalaciones eólicas. Con la
repotenciación y el bombeo de la central del Mulato, se pasaría de un total de 11,73% renovable
a 15,71%.
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
1 ANTECEDENTES
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
1.1
ISLA DE LA PALMA. GENERALIDADES
La Palma es una isla del océano Atlántico (Latitud: 28,6 Longitud: 17,7) perteneciente al
archipiélago de Canarias (España). La misma esta adscrita y perteneciente a la provincia de
Santa Cruz de Tenerife. La isla se divide en 14 municipios siendo la capital Santa Cruz de La
Palma en la costa este de la misma.
La Isla tiene forma de triángulo isósceles con el vértice más agudo dirigido hacia el Sur, y
mide 29 kilómetros de Este a Oeste y 47 kilómetros de Norte a Sur. Tiene una superficie de
708,32 km² (9,45% del territorio canario) y una población de 86.996 habitantes (INE, Diciembre
de 2009).
Su territorio es muy abrupto, alcanzando los 2.426 m en el Roque de los Muchachos, punto
más elevado. En el tercio norte se encuentra una gran depresión de origen erosivo que forma la
Caldera de Taburiente, declarada Parque Nacional en 1954. Desde el centro de la isla hasta el
sur, en la llamada Cumbre Vieja, hay una serie de volcanes entre los que se encuentran el de San
Antonio, San Juan y el Teneguía (última erupción volcánica de Canarias en 1971). La Palma
también posee el Parque Natural de Cumbre Vieja y el Parque Natural de Las Nieves, así como
una serie de entidades protegidas de menor tamaño y grado de protección.
En 1983, la zona de "El Canal y Los Tilos" es declarada como Reserva de la biosfera por la
Unesco. Esta área se amplió en 1997 para formar la "Reserva de la Biosfera de Los Tilos".
Finalmente, en 2002 se extendió la reserva a toda la isla con la denominación de Reserva de la
Biosfera de La Palma.
La Palma es una de las islas canarias con mayor superficie boscosa, tanto de pinos como de
laurisilva. En cuanto a la agricultura, los cultivos principales son el plátano de Canarias y la vid.
La economía está basada en el sector terciario, principalmente turismo, lo que ha propiciado
el desarrollo de la construcción. El turismo comenzó en los años 60 con los escandinavos,
después vinieron los alemanes e ingleses que forman el grueso del turismo, cuya temporada
fuerte es la invernal.
Actualmente se cultivan en la isla unas tres mil hectáreas de plátanos, siendo la segunda isla
de Canarias donde más se cultiva (tras Tenerife), además existen plantaciones de cítricos,
aguacates, verduras, papas y uvas (destinadas a la elaboración de vino). El traslado del agua de
las cumbres a las huertas se hace a través de una red de galerías filtrantes y canales. La
ganadería es principalmente caprina, destinada a la obtención de leche y la elaboración de
quesos.
Al contrario de la agricultura, las manufacturas y las industrias tienen una presencia escasa
en La Palma. En la isla existen algunos establecimientos que transforman los productos de la
tierra en productos de consumo y/o en obras de arte. También, gracias al turismo, la industria de
la construcción tiene una presencia cada vez mayor en la isla. Sólo existía una fábrica, la fábrica
de puros de El Paso, con 300 trabajadores, que producía grandes cantidades de cigarros. Los
cuales son exportados al mercado alemán. También existen pequeños talleres de bordados y de
sedas.
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Las exportaciones principales de La Palma son las de productos agrícolas; pese a
ello, la balanza de importaciones y exportaciones sigue siendo negativa, es decir, se
importa más de lo que se exporta. Entre los productos exportados se encuentra
el plátano, naranjas, limones y productos agropecuarios. Las importaciones principales,
generalmente de la España peninsular, son el petróleo, productos de consumo y
productos mecánicos y eléctricos.
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
1.2
LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS INSULARES
Los sistemas eléctricos insulares presentan características tales que la estabilidad es un
problema de primer orden. Los estudios de estabilidad de sistemas eléctricos investigan la
capacidad de estos sistemas de alcanzar un punto de funcionamiento estable tras la ocurrencia
de una perturbación, por ejemplo un cortocircuito o la desconexión de un generador, línea o
transformador. Dichos estudios afectan a la planificación y explotación de los sistemas
eléctricos en mayor o menor medida dependiendo de las características de los mismos.
Los sistemas insulares son de pequeño tamaño y están equipados total o parcialmente con
grupos generadores de baja inercia (por ejemplo accionados por motores diésel). Por ello, las
variaciones de frecuencia que se producen en caso de perturbaciones son muy superiores a las
que se experimentan en sistemas fuertemente interconectados. Además, las redes eléctricas de
los sistemas insulares están por lo general poco malladas y son de niveles de tensión inferiores a
las redes de los sistemas interconectados.
Estos sistemas presentan unas características especiales en cuanto a su funcionamiento
independiente de cualquier apoyo exterior, con las limitaciones propias de un sistema que
trabaja con márgenes de reserva mayores (el fallo de un grupo es siempre posible), y con unos
márgenes de regulación superiores a los que se pueden dar en un sistema que trabaja en “pool”,
donde el apoyo exterior significa una disminución de los efectos del fallo de un grupo generador
o una demanda, y su influencia en el comportamiento de los parámetros de tensión y frecuencia,
base de la regulación del sistema, es menor.
Por otro lado, por su propia concepción presentan mayores problemas de estabilidad que los
sistemas mayores ya que su generación está generalmente constituida por grupos de baja inercia,
grupos diesel y centrales de gas, en ciclo abierto o combinado, lo que hace que la inestabilidad
del sistema frente a perturbaciones sea mayor que en sistema con generación constituida por
grupos de mayor inercia, como las grandes centrales nucleares o grandes grupos de carbón o
fuel.
Otra característica de los sistemas insulares suele ser el bajo mallado de su red de
transporte, normalmente constituida por sistemas de media tensión que, condicionados por las
bajas demandas, hacen que la red presente unas condiciones de trabajo menos adecuadas a casos
de emergencia o de fallo local, al no estar preparados para cubrir cualquier fallo de un elemento
del sistema, condición N-1, sin sufrir sobrecargas en los que restan en servicio, lo que
normalmente obliga a la realización de planes de deslastre de consumidores, con el fin de poder
mantener de forma eficiente el equilibrio entre la generación y la demanda.
En definitiva el problema de los sistemas insulares deriva en una menor calidad de servicio,
con unos costes mucho más elevados, que los que se producen en sistemas de gran dimensión,
como el peninsular español.
Desde un punto de vista de análisis de la estabilidad en un sistema aislado, un criterio usual
es partir de las condiciones normales de operación y comprobar el comportamiento del sistema
cuando se produce el disparo del mayor grupo rodante.
En principio se propone encontrar la reserva primaria suficiente para evitar la pérdida del
sistema eléctrico, en la hipótesis de no existencia de los relés de deslastre de carga por baja
frecuencia ya que, en teoría, se podrían evitar los deslastres de carga por sub-frecuencia si, tras
una pérdida de generación, en el punto de desvío dinámico máximo de la frecuencia no se baja
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
de 48 Hz. No obstante, en la realidad, los deslastres de cargas se dan a partir de frecuencias
inferiores a 49 Hz. Los relés de mínima frecuencia de los generadores suelen estar ajustados en
valores de 47,5 Hz o menores.
Este criterio de reserva es general. Normalmente, a no ser que existan grupos muy grandes
con relación a la demanda, con un nivel de reserva rodante igual a la potencia del mayor
generador del sistema se cubren las necesidades de regulación primaria y secundaria, tanto en
punta como en valle, sin necesidad de recurrir al deslastre de cargas por frecuencia.
Hay que tener en cuenta, la necesidad de reponer no sólo la frecuencia sino el servicio en
tiempos reducidos tras un evento que produzca un desequilibrio importante, lo que exigiría, en
todo caso, la adopción de una reserva rodante que cubra al menos el mayor generador de cada
sistema.
Al final, o se deslastra el sistema, o se mantiene el sistema en funcionamiento con reserva
suficiente para que el mayor fallo de generación no cause desequilibrios que al final obliguen
de todas formas a deslastrar el sistema o incluso puedan provocar un cero energético (black out).
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
1.3
SISTEMA ELÉCTRICO ISLA DE LA PALMA
El sistema eléctrico canario cuenta con seis subsistemas eléctricamente aislados y de
pequeño tamaño comparados con el peninsular. Actualmente carecen de cualquier posibilidad
de interconexión entre sí por las grandes profundidades marinas que impiden el tendido de
cables submarinos; sin embargo, existe una excepción entre las islas de Lanzarote y
Fuerteventura.
Este condicionante no permite aprovechar las sinergias que brindan las interconexiones
eléctricas y que se resume en una mayor estabilidad en un sistema. Este aislamiento produce
además un incremento del coste de la generación por la imposibilidad de realizar una
optimización conjunta del sistema para asegurar la calidad de servicio.
Además, el PECAN (Plan Energético de Canarias) marca una senda de integración de
energías renovables -fuertemente intermitentes y difícilmente previsibles- en estos sistemas para
el que no existe un referente conocido y supone un desafío adicional en la gestión del necesario
equilibrio entre la generación y el consumo.
Islas Canarias
Existen dos centros de control, uno en Gran Canaria y otro en Tenerife. Ambos funcionan
como un único centro virtual que trabaja de forma conjunta con los despachos de las empresas
de generación y distribución canarios. Estos centros se encargan de realizar labores como la
programación diaria de la operación, el despacho económico de la generación o el estudio de los
trabajos en la red de transporte.
Una de las principales diferencias entre los sistemas eléctricos peninsular y canario es
precisamente el método de programación de la generación por el aislamiento y tamaño de este
sistema.
El R.D. 1747/2003 de 19 de diciembre, por el que se regulan los sistemas eléctricos
insulares y extrapeninsulares, pone de manifiesto que el sistema canario por su aislamiento y
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
tamaño requiere un tratamiento diferenciado con respecto al peninsular. Por eso, mientras que
en la península existe un mercado libre con oferta y demanda con varios generadores, en
Canarias se ha implantado un método de asignación efectivo de la generación, basado en la
minimización de los costes variables de los grupos programados.
Para realizar esta asignación, Red Eléctrica ha desarrollado para Canarias la herramienta
informática "SOLE", que realiza las funciones equivalentes a las del SIOS (Sistema de
Información del Operador del Sistema) en la península y tiene en cuenta los parámetros técnicos
de los grupos y los costes variables de los mismos. Esta aplicación establece, para cada hora,
qué grupos deben funcionar y qué potencia deben suministrar. Inicialmente se parte de
una orden de mérito económico que contempla dos aspectos: que se satisfaga la demanda total
del sistema eléctrico y que se haga al menor coste posible. Posteriormente, se somete dicha
solución a un estudio de restricciones técnicas que, además de las dos variables anteriores, tiene
en cuenta la distribución eléctrica de los grupos de generación en el sistema eléctrico de
potencia. La resolución de restricciones técnicas da la solución técnica que cumple con los
requisitos de eficiencia económica, seguridad y calidad del suministro eléctrico.
Dentro del modelo de funcionamiento del sistema eléctrico canario, se desarrollan las
siguientes actividades:
Recibe de los productores la información necesaria para ejecutar el programa de
generación (disponibilidad de grupos, reservas de combustible, etc), así como las
previsiones de demanda de los distribuidores, comercializadores y consumidores.
En el caso canario, las puntas de demanda suelen estar ligadas a la época de mayor
ocupación turística que se corresponden con los meses de octubre, noviembre y
diciembre.
Con esta información y con sus propias previsiones de demanda:
Elabora el programa de funcionamiento horario de los grupos generadores de
electricidad más económico para satisfacer la demanda de energía en función de los
costes de producción,
Analiza y gestiona la viabilidad técnica de dicho programa con las infraestructuras
existentes para el transporte de energía eléctrica, desde los centros de producción hasta
las zonas de consumo.
Posteriormente, publica la cantidad de energía que debe producir cada empresa
generadora, así como los costes de generación para que puedan ser realizadas las
liquidaciones económicas.
Además, planifica el desarrollo de la red de transporte, gestiona los accesos a ella y se
ocupa de la correcta gestión del sistema generación-transporte en tiempo real.
Endesa Generación es la propietaria de la mayoría de las centrales de producción de energía
eléctrica de los sistemas eléctricos insulares españoles. Estos sistemas han experimentado un
crecimiento muy notable en los últimos años con expectativas de mantener la tasa de
crecimiento en el horizonte de planificación próximo.
Las islas Baleares y las islas Canarias tienen varios sistemas eléctricos aislados. Las islas
Baleares tienen los sistemas de Mallorca-Menorca e Ibiza-Formentera. Está bajo estudio la
interconexión de los dos sistemas de las islas Baleares y su interconexión con el sistema
peninsular. Las islas Canarias tienen los sistemas de Gran Canaria, Lanzarote-Fuerteventura,
Tenerife, La Palma, El Hierro y La Gomera.
Para atender el incremento de la demanda en los sistemas más grandes, Mallorca-Menorca,
Gran Canaria y Tenerife, Endesa Generación está construyendo respectivamente las centrales
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
térmicas de ciclo combinado Son Reus II, Barranco de Tirajana y Granadilla de 220 MW cada
una de ellas. Dichas centrales están equipadas con dos turbinas de gas y una turbina de vapor.
La incorporación de estos nuevos grupos que suponen incrementos importantes de potencia
respecto del tamaño del sistema, plantea nuevos escenarios que son objeto de análisis en este
artículo. En el resto de los sistemas el aumento de la demanda será satisfecho gracias a la
instalación de nuevos grupos accionados por motores diésel.
La isla de la Palma, al igual que el resto de las Islas Canarias, no está conectada a
ninguna red eléctrica continental; y tampoco está interconectada con ninguna de las demás
islas. Por lo tanto, es una red eléctrica aislada; siendo una isla, no sólo geográficamente sino
también eléctricamente.
Actualmente la potencia de respaldo en La Palma la constituye La Central
Térmica de “Los Guinchos” con una potencia instalada de 80,74 MW. Existen
adicionalmente cinco parques eólicos en operación con una potencia instalada total de 9,93
MW ubicados en las zonas de mayor potencial eólico de la isla: Mazo,
Fuencaliente, Grandal, Garafía y en el Aeropuerto. Por último, cuenta con una mini
central hidráulica “El Mulato” ubicada en San Andrés y Sauces con una potencia de 800 Kw
que aprovecha el potencial de los recursos hidráulicos de la zona de Marcos y Corderos del
Municipio.
Potencia Instalada en La Palma, 2010
Tecnologia
Central
Central
Central
Central
Central
Central
Central
Central
Eólica
Eólica
Eólica
Eólica
Eólica
Térmica - DIESEL
Térmica - GAS
Hidroeléctrica
Parque
Manchas Blancas
Fuencaliente
Montaña Pelada
Juan Adalid
Aeropuerto La Palma
Los Ginchos
Los Ginchos
El Mulato
Término Municipal
Mazo
Fuencaliente
Galdar
Grafía
La Palma
Breña Alta
Breña Alta
San Andrés y Sáuces
Provincia
Santa
Santa
Santa
Santa
Santa
Santa
Santa
Santa
Cruz
Cruz
Cruz
Cruz
Cruz
Cruz
Cruz
Cruz
de
de
de
de
de
de
de
de
Potencia MW
Tenerife
Tenerife
Tenerife
Tenerife
Tenerife
Tenerife
Tenerife
Tenerife
TOTAL
1.35
1.50
4.62
1.26
1.20
58.24
22.50
5.00
95.67
Potencia instalada en La Palma
La Palma sólo cuenta con una línea perteneciente a la red de transporte entre La Central
Térmica de Los Guinchos y La Subestación Valle de Aridane a una tensión de 66 kV, que da
servicio a la segunda zona de la isla en número de habitantes. La generación de
régimen especial, entre la que están los parques eólicos se conecta a la red de distribución a
una tensión de 15 kV.
La característica radial del sistema de transporte de La Palma supone una
dificultad añadida en el suministro eléctrico ante contingencias que provoquen fallos en la red,
en cambio un sistema interconectado permitiría gestionar la energía eléctrica de la isla de
manera eficaz, ya que de ésta forma se puede distribuir los excedentes de energía en aquellos
sitios donde sea deficitario.
La “confiabilidad” del
sistema o la garantía de abastecimiento eléctrico está
comprometida, puesto que al fallar una de las líneas de transmisión operativas en la
actualidad, no existen líneas alternativas a través de las cuales se pueda seguir
transportando el fluido eléctrico hacia los consumidores.
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Este es el panorama del sistema eléctrico de La Palma en la actualidad:
Dependencia casi exclusiva de los combustibles fósiles para generar electricidad (88.27% de la
producción), con tímidas participaciones de las energías renovables (11.73% restante).
Además sistemas de transporte que no garantizan el suministro eléctrico ante
contingencias que a su vez dificulta la distribución homogénea del fluido eléctrico en toda la
isla.
11
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
1.4
PLAN DE AUTOSUFICIENCIA ENERGÉTICA
Desde el año 2006, el Cabildo de la Palma apoyado por todas las fuerzas políticas, viene
desarrollando un plan de autosuficiencia energético con el fin de que La Palma no dependa
energéticamente del exterior y tienda al autoabastecimiento, utilizando los recursos renovables
con que cuenta, como son: Los recursos hidráulicos, eólicos, fotovoltaicos, marinos,
geotérmicos y los relacionados con la biomasa.
Un estudio realizado por “Global Energy Consulting” para el Cabildo sobre potencialidades
energéticas insulares, llega a las conclusión de que el sistema eléctrico de La Palma presenta un
grado de desarrollo que permite situarle en una posición inmejorable para el aprovechamiento
de energías autóctonas renovables, tanto desde el punto de vista de su aplicación inmediata,
como de realización de plantas piloto para el desarrollo de técnicas de almacenamiento y
regulación, por tanto por su dimensión, situación geográfica, orografía, régimen de vientos y
precipitaciones, La Palma ocupa una posición inigualable para el aprovechamiento de las
energías renovables.
Así pues, desde Noviembre de 2006 se está trabajando por alcanzar una serie de objetivos
establecidos en consenso con expertos sobre la materia entre las que cabe destacar :
-Alcanzar la máxima autosuficiencia energética y la mínima dependencia de combustibles
fósiles.
-Asumir territorialmente la implantación en la Isla de las infraestructuras necesarias,
amparándolas formalmente en los diferentes instrumentos de planeamiento insular.
-Completar los estudios existentes sobre el potencial de la Isla para implantación de energías
renovables.
-Concienciar a la población sobre un ahorro y uso eficiente del agua.
Plan Hidráulico
De entre las distintas actuaciones que están planificadas, al presente proyecto le incumbe el
plan hidráulico de autosuficiencia y que a continuación se expone.
La potencia hidráulica actualmente instalada en La Isla de La Palma corresponde
únicamente a la central minihidráulica de “El Mulato”, ubicada en el término municipal de San
Andrés y Sauces al Nordeste de la isla. El régimen de potencia con el que cuenta la central es de
800 kW frente a los 91,47 MW de potencia eléctrica total instalada en toda la isla, la mayoría de
ella proveniente de centrales térmicas.
Dentro del plan hidráulico para aumentar la potencia hídrica de La Palma se pretende
implantar dos ideas. La primera de ellas consiste en ampliar la minicentral hidráulica ya
existente de “El Mulato” y transformarla en una central hidráulica reversible, la cual el presente
proyecto desarrolla. La segunda intención del Cabildo es la de construir una nueva central
hidráulica reversible aprovechando la Laguna de Barlovento, la cual cuenta con un volumen de
almacenamiento de 3,1 millones de metros cúbicos.
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Laguna de Barlovento
Con estos dos proyectos, el Cabildo de la Palma prevé que para el año 2015 haya una
potencia hidráulica de 6,40 MW.
Potencia hidráulica prevista de 6,4 MW
13
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Con esto cabe destacar que la potencia hidráulica podría aumentar de un 0,87% de la
potencia total instalada a un 5,23% desplazando así parte de la potencia eléctrica que se genera
en centrales térmicas de gas y gasoil.
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
2 CENTRALES DE BOMBEO HIDRO-EÓLICAS
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Las centrales de bombeo son un tipo especial de centrales hidroeléctricas que posibilitan un
empleo más racional de los recursos hidráulicos de un país. Disponen de dos embalses situados
a diferentes cotas. Cuando la demanda de energía eléctrica alcanza su máximo nivel a lo largo
del día, las centrales de bombeo funcionan como una central convencional generando energía.
Al caer el agua, almacenada en el embalse superior, hace girar el rodete de la turbina asociada a
un alternador. Después el agua queda almacenada en el embalse inferior. Durante las horas del
día en la que la demanda de energía es menor el agua es bombeada al embalse superior para que
pueda hacer el ciclo productivo nuevamente. Para ello la central dispone de grupos de motoresbomba o, alternativamente, sus turbinas son reversibles de manera que puedan funcionar como
bombas y los alternadores como motores.
También son conocidas como central hidroeléctrica reversible y no es más que una central
hidroeléctrica que además de poder transformar la energía potencial del agua en electricidad,
tiene la capacidad de hacerlo a la inversa, es decir, aumentar la energía potencial del agua (por
ejemplo subiéndola a un embalse) consumiendo para ello energía eléctrica. De esta manera
puede utilizarse como un método de almacenamiento de energía. Están concebidas para
satisfacer la demanda energética en horas pico y almacenar energía en horas valle.
La energía a utilizar para alimentar las bombas se realiza a través de energía eólica, con
aerogeneradores que conforman un parque dimensionado con la demanda de potencia de las
bombas.
La idea de utilizar un sistema de almacenamiento de energía a través del bombeo de agua
de un depósito inferior a un depósito superior con energía eólica tiene como finalidad reducir el
tamaño del embalse, aumentar la producción de electricidad en una planta de energía
hidroeléctrica, o contar con un respaldo de energía para cubrir la demanda en las horas pico.
De acuerdo con la International Water Power y la construcción de represas, la central
hidroeléctrica más antigua de almacenamiento por bombeo es la central hidroeléctrica de
Schaffhausen, Suiza (Douglas, 1990). El proyecto se inició en 1909 y todavía está en
operación. Otra central eléctrica de acumulación por bombeo antigua se encuentra en
Walkerburn, Escocia, que fue encargado en 1920.
Esquema central hidroeólica
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Hoy aun existe un interés en la construcción y el uso de sistemas de almacenamiento de
electricidad por bombeo para suplir la energía en las horas punta. Esto gana importancia por la
necesidad de los países que necesitan equilibrar y garantizar la estabilidad de la producción de
electricidad debido a la creciente instalación de impredecibles, no gestionable o irregulares
recursos de energía como la eólica y la energía solar.
De todos los países del mundo, EE.UU. es quien utiliza la mayor parte de las plantas de
acumulación por bombeo, pero otros países como Japón y Rusia están en desarrollo. Una de las
mayores estaciones es una estación de 1800 MW de potencia en Dinorwig, Reino Unido que
puede abastecer a unos 1.320 MW en doce segundo (Douglas, 1990). Una planta pequeña de
bombeo también puede ser útil y la de menor tamaño está en el oeste de Alemania, con una
capacidad de alrededor de 0.5 MW.
Estas centrales funcionan en modo bombeo cuando la electricidad tiene bajo precio de
mercado, cuando la demanda es baja en la red, bombeando el agua hacia el depósito superior.
Este método de almacenamiento de energía es, de hecho, para almacenar la electricidad como
energía potencial. A mayores exigencias en la red eléctrica, el agua en el depósito superior se
libera al depósito inferior a través de una turbina hidráulica, para producir electricidad, que
coincide, con el aumento del precio de la energía con la demanda.
Algunas ventajas pueden lograrse cuando un parque eólico se combina con el sistema de
acumulación por bombeo. La mayoría de los parques eólicos en combinación con sistemas de
acumulación por bombeo son a la vez conectados a la red eléctrica y a la generación de
electricidad para bombear agua al embalse superior. La electricidad generada por los
aerogeneradores, se utiliza durante las horas de bajo consumo para bombear agua al embalse
superior. Se libera de nuevo, cuando hay la necesidad de producir energía en las horas punta en
la red eléctrica. En horas de alta demanda, cuando la energía eólica no está disponible, el agua
almacenada en el embalse superior es utilizada. En los lugares donde se aplica tarifa variable,
existe la posibilidad de lograr importantes beneficios económicos al decidir sobre el horario de
bombeo.
Una de las posibilidades para mejorar la regulación del sistema es incluir en el mismo;
grupos de generación con gran capacidad de respuesta, que permitan una mejor regulación
primaria, secundaria y terciaria, además de tener capacidad de responder en tiempos cortos, caso
de haber sido necesario realizar deslastres, a los problemas causados por el deslastre de los
consumidores, de forma que se consigue por un lado una mejora en los tiempos de respuesta de
la regulación, y por otro una mejora en la calidad de servicio a los usuarios.
Desde este punto de vista, la inclusión de centrales hidráulicas en el sistema favorece de
forma importante la capacidad de regulación en el mismo, con un precio que en su caso supone
un precio de sustitución, al considerarse el agua de turbinación a precio cero.
En el caso de que la central sea de bombeo, ofrece además la ventaja de permitir aplanar la
curva de demanda haciendo desaparecer los puntos de valle, aprovechando esta cualidad para
bombear agua desde el vaso bajo al alto en momentos de poca demanda, haciéndolo además con
una energía que en esos momentos debe ser más barata, y permitiendo generar con ese agua en
punta, con lo que se elimina la generación necesaria para dar esas puntas con máquinas
trabajando en condiciones poco adecuadas o de alto coste.
En el siguiente esquema se muestra el funcionamiento de la central de bombeo:
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Funcionamiento Central de bombeo
Normalmente los valores de bombeo y turbinado no coinciden con los necesarios para
cubrir los valles y la demanda en horas pico, pero ayuda a reducir la necesidad de grupos
térmicos.
A continuación se muestra un esquema básico del sistema de bombeo con energía eólica y
se aclaran algunos conceptos sobre aerogeneradores.
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Esquema básico del sistema de bombeo con energía eólica
Un aerogenerador es un generador eléctrico movido por una turbina accionada por el viento
(turbina eólica). En este caso, la energía eólica, en realidad la energía cinética del aire en
movimiento, proporciona energía mecánica a un rotor hélice que, a través de un sistema de
transmisión mecánico, hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador trifásico,
que convierte la energía mecánica rotacional en energía eléctrica, que a su vez proporciona la
entrada de energía para las bombas de agua.
Existen diferentes tipos de aerogeneradores, dependiendo de su potencia, la disposición de su
eje de rotación, el tipo de generador, etc. Los aerogeneradores pueden trabajar de manera
aislada o agrupados en parques eólicos o plantas de generación eólica, distanciados unos de
otros, en función del impacto ambiental y de las turbulencias generadas por el movimiento de
las palas. Para aportar energía a la red eléctrica, los aerogeneradores deben estar dotados de un
sistema de sincronización para que la frecuencia de la corriente generada se mantenga
perfectamente sincronizada con la frecuencia de la red.
La velocidad del rotor del aerogenerador se intensifica muchas veces para cumplir los
requisitos de la bomba centrífuga, utilizando un mecanismo ajustable.
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
3 ANÁLISIS DEL RECURSO
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
3.1 Estudio Hidrológico
3.1.1 Recurso Hidráulico de la Isla de la Palma.
El patrimonio hidráulico de la isla de La Palma se haya constituido por numerosas
captaciones de aguas subterráneas y superficiales, conducciones generales, de aducción y
distribución, elementos de almacenamiento, y estaciones de tratamiento y vertido. La Isla
cuenta con unas 237 captaciones de aguas subterráneas, entre galerías con un total de 162 y de
75 pozos, con más de 280 kilómetros perforados, acompañadas de 150 nacientes. El
aprovechamiento general de las aguas superficiales se lleva a cabo en el barranco de Las
Angustias y en la Laguna de Barlovento ubicado en el centro y norte de la isla, mediante
tomaderos y canalizaciones de derivación.
La distribución de estos recursos a lo largo de la Isla se realiza a través de una amplia red de
Canales y conducciones, de entre las que se pueden destacar los canales Barlovento –
Fuencaliente en el extremo oriental y Garafía – Tijarafe en la parte occidental, junto con un
gran número de conducciones principales como el trasvase Las Breñas – El Paso, de Minaderos,
entre otros. Así como multitud de bajantes y elevaciones.
En cuanto a la regulación, se
cuenta con cerca de 6.000 elementos de almacenamiento embalses, balsas, y estanques, con
una capacidad total de 11,40 hm3 el mayor. La Laguna de Barlovento con un volumen de 3,12
hm3. Asimismo, se dispone de un centenar de depósitos municipales de abastecimiento, que
proporcionan una capacidad conjunta de 165.000 m3.
La palma dispone en la actualidad de recursos hidráulicos aprovechables en cuantía que
ronda los 75 hm3/año. Los antiguos pobladores de la isla contaban apenas con el 20%
correspondiente a 15 hm3/año de esa cifra, a pesar de lo cual veían sobradamente satisfechas
sus necesidades de agua.
Los nacientes de Marcos y Cordero donde se desarrolla este proyecto y los barrancos de
Las Angustias y del Agua principalmente, constituían fuentes y cursos permanentes e
inagotables, cuyas aportaciones les bastaban aun en ocasión de las peores sequías. El panorama
hídrico de la isla empezó a cambiar hacia la mitad del XIX, al iniciarse la apertura de galerías
influenciado en parte por la creciente demanda. Durante décadas, se mantuvieron éstas, sin
embargo, en muy modestas dimensiones, de a lo sumo unos cortos centenares de metros de
longitud; pero ya en el siglo XX pudo sobrepasarse el kilómetro de profundidad. En la
actualidad, la galería Pajaritos, en Barlovento, supera los 5 kilómetros de desarrollo.
A partir de estos puntos de regulación se despliegan las correspondientes redes de
distribución, para el riego agrícola y el abastecimiento de poblaciones.
3.1.2 Precipitaciones.
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
El valor de la precipitación insular anual media, obtenido a partir de las series históricas de
precipitación facilitado por el consejo Insular de aguas la palma, y ponderado con su
distribución territorial, se establece en unos 740 mm, Equivalente a 518 hm3/año, con un reparto
mensual similar al siguiente:
Distribución de precipitaciones. Fuente: Consejo Insular de Aguas La Palma.
Las precipitaciones medias mensuales acusan su marcada estacionalidad. En los meses de
Invierno se registran los mayores valores medios de precipitación media 138 mm/mes, mientras
que en la época de verano alcanzan los 0,2 mm/mes.
El régimen pluviométrico de cada zona viene determinado por su vertiente y cota. Son más
Húmedas las zonas abiertas a los temporales habituales y que aportan lluvias intensas mas en el
Norte-Noreste y con una correspondencia clara entre cota y pluviométria como nos muestran los
gráficos 1 y 2 facilitados por el consejo.
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Régimen pluviométrico de La Palma. Fuente: Consejo Insular de Aguas La Palma.
Concretamente, la pluviometría media de las estaciones de más larga vida en la Isla cuyas
series de registros se aproximan ya a los 50 años tienen un margen de error que, con un nivel de
confianza del 90%, suele variar entre 5 y 10%, y en las de instalación más reciente, que llevan
13 años funcionando, este margen de error se mueve por lo general entre 15% y 20%, también
para un nivel de confianza del 90%.
3.1.3 Infiltración; aguas subterráneas y su aprovechamiento en la palma.
La capacidad de infiltración en la isla es muy alta, excepto en la caldera de taburiente lo que
hace el terreno permeable o muy permeable favoreciendo la isla en periodos de grandes
precipitaciones y sus posibles caudales de avenidas.
La permeabilidad superficial de los terrenos de zonas altas, sobre todo en las laderas de la
fachada exterior de la Caldera de Taburiente, es especialmente significativa. El cambio de la
geología superficial propias de esas zonas favorece tal circunstancia. Significando esto, que el
coeficiente de escorrentía en la mayoría de los cauces suele ser alto en cabecera, disminuye en
zonas de medianía, y aumenta otra vez en los tramos finales, de modo que si ocurren avenidas
estas se presentan en las zonas altas.
La infiltración insular media según los estudios del consejo insular de agua se estima en 260
hm3/ano o el 50% de la precipitación como podemos observar en el siguiente gráfico.
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Infiltraciones de La Palma. Fuente: Consejo Insular de aguas La palma.
Para tener un estimado de las escorrentías por zonas obtuvimos el siguiente mapa facilitado
por el consejo insular de aguas de la isla de la palma, en el cual destaca la zona noreste
comprendida entre barlovento y san Andrés y sauces la zona que hemos elegido para
establecimiento del proyecto hidroeólico, como las de altos niveles de escorrentía.
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Corriente de escorrentía. Fuente: Consejo Insular de aguas La palma.
Del conjunto de los 260 hm3/año de infiltración insular, unos 35 hm3/año van a parar a los
acuíferos meridionales y acaban contaminados por emanaciones de gases volcánicos, los que no
se contabilizan como recursos. De los 225 hm3/año restantes, unos 30 hm3/año alimentan al
Coebra, 105 hm3/año van directamente al de las Vertientes, y 89 hm3/año al acuífero Costero del
Norte de la Isla.
Los excedentes del Coebra vierten sobre el de las Vertientes, dando lugar a los 111 hm3/año
de recursos totales de éste que refleja la siguiente tabla. De igual modo, los excedentes del de
las Vertientes como alimentación del Costero, sumados a los producidos por la recarga, dan para
éste unos recursos globales de 176 hm3/año.
En torno a 67,75 hm3/año (26%), constituyen los recursos subterráneos extraídos, siendo
157 hm3/año (60%) vertidos al mar.
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Balance Hidrogeológico
Recursos
Propios + Aport.
Propios (hm /año)
(hm 3 /año)
Acuífero
Coebra
De las Vertientes
Costero
Colgados
30.00
30.00
24.00
6.00
105.00
111.00
24.00
87.00
89.00
176.00
18.00
157.00
TOTAL
Excedentes
(hm 3 /año)
Extracciones
(hm 3 /año)
3
224.00
-
1.00
-
67.00
157.00
Balance hidrogeológico. Fuente: Consejo Insular de Aguas La palma.
El aprovechamiento de los recursos subterráneos de la Isla se realiza a través de los
nacientes, las galerías y los pozos. La palma cuenta con centenas de nacientes repartido por toda
la geografía de la palma, de caudales variables, y muy dependientes por lo general de las
precipitaciones como podemos observar en los siguiente grafico.
Aprovechamiento de recursos subterráneos. Fuente: Consejo Insular de Aguas.
Dos son los principales nacientes de la Isla, el de Marcos y Cordero, las cuales serán causa
de estudio más adelante, en la zona de cabecera del barranco del Agua Tramo Municipal de San
Andrés y Sauces, y el que representa el arco de paredes interiores, del anfiteatro natural que
constituye la Caldera de Taburiente Tramo Municipal de El Paso. Al margen de ellos, otras
surgencias se ubican en las zonas de medianías y cumbre de toda la Isla, principalmente en la
zona Nororiental.
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APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Distribución de las aguas Subterráneas en la Isla de la Palma.
En cuanto a las galerías, por lo general se emboquillan en cotas medias y altas, y tienden a
concentrarse en la cara exterior del espaldón de la Caldera de Taburiente. Más de una docena se
emboquillan dentro de esta misma depresión. En el barranco de El Riachuelo hay abierto,
además, un conjunto de ellas, por lo común de modesta longitud. Abundan también
relativamente en la dorsal insular, fundamentalmente a la altura de Breña Alta los pozos captan
sus caudales del acuífero Costero, alumbrando las aguas a cotas muy próximas a la del nivel del
mar.
3.1.4. Nacientes Marcos y Cordero.
La Palma cuenta con un gran número de manantiales naturales de agua, repartido de forma
irregular por toda la isla y de caudales bastante variables y muy dependientes por lo general de
las lluvias que se presentan mayormente en periodos invernales y en menor proporción en la
temporada estival como hemos citado anteriormente.
Dos de las nacientes existentes son de los principales de la isla: el de Marcos y Cordero, en
la zona de cabecera del Barranco del Agua término municipal de San Andrés y Sauces ubicado
en la margen noreste de la isla y que representa el arco de paredes interiores del anfiteatro
natural que constituye la Caldera de Taburiente conocido como El Paso.
Los llamados nacientes de Marcos y Cordero representan un conjunto de manaderos que
brotan en el expresado paraje, entre cotas de 1.300 y 1.350 metros sobre el nivel del mar. Su
aprovechamiento es inmemorial y, desde la llegada de los pobladores a la isla los disfrutan los
agricultores de Los Sauces, actualmente agrupados en una comunidad de regantes.
27
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Los nacientes tienen caudales apreciablemente influidos por las precipitaciones. Estos se
aforan con relativa regularidad desde el ano 1950. Como muestra el grafico facilitado por el
consejo insular de aguas isla de la palma.
Caudales de los nacientes de la caldera de Taburiente
En el que podemos observar durante el período 1982-1987 las aportaciones anuales de los
nacientes oscilaron entre 2,6 hm3/año, o 83 l/s y 3,6 hm3/año o 116 l/s. En el 25% de los años
esto es, en el cuartil de los más secos, esas aportaciones no superaron los 2,9 hm3/año o 92 l/s;
por el contrario, la aportación de 3,3 hm3/año o 105 l/s tuvo una probabilidad del 25% de ser
superada. Según el estudio denominado "Estudio del Aprovechamiento de los caudales
circulantes por el Barranco de Las Angustias" hecho por el consejo, el caudal medio del período
es de 406 l/s, de 352 l/s el del caudal anual que es superado por el 75% de los años y de 459 l/s
el que es sobrepasado sólo por el 25% de estos mismos años.
Las aguas de Marcos y Cordero así como la mayoría de los nacientes y galerías de la
Caldera de Taburiente constituyen el afloramiento del acuífero Coebra. Al margen de ellos, en
toda la superficie de la isla brotan caudales que provienen del surgimiento de pequeños
acuíferos conjuntamente, por lo que no hay forma de discernir exactamente qué aportaciones
son de galerías y cuáles de manantiales; así que las cifras relativas a caudales de nacientes y
galerías deben aceptarse con reservas.
Hoy día los Nacientes de Marcos y Cordero constituyen uno de los manantiales de agua
natural más importante del archipiélago porque abastece no sólo a gran parte de la población del
municipio sino a toda la agricultura del interfluvio de Los Sauces.colgados, esto es, de acuíferos
que deben su existencia a la presencia en el subsuelo de horizontes o capas impermeables, por lo
común de pequeña extensión, y que suministran, por tanto, caudales modestos y muy
dependientes de las precipitaciones. Según el consejo insular de aguas debe tenerse muy
presente que en la Caldera de Taburiente, las aguas de nacientes y galerías se aforan muchas
veces.
28
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
3.2 Estudio Del Recurso Eólico
3.2.1 Relieve De Islas Canarias
El relieve de las Islas Canarias se ha formado a lo largo de los años por sus grandes
actividades volcánicas que han propiciado a formar el paisaje característico apreciable en cada
una de las islas. Se puede asumir de esta manera que la antigüedad de sus suelos y la resistencia
de sus materiales son muy variables y depende de la actividad volcánica particular de cada isla.
Así mismo, las zonas de mayor altura en cada isla se encuentran ubicadas en su centro y van
disminuyéndose a medida que se acerca a las costas.
Las bases de las islas están constituidas por erupciones volcánicas submarinas a partir de
una mezcla de sedimentos marinos, lavas almohadilladas o pillow-lavas y una densa red de
diques.
Los altos relieves son comparados con edificios de material volcánico construidos por la
acumulación de lava en diversas erupciones. Es importante destacar dos relieves significativos,
la de Cumbre Vieja en el sur de La Palma, y la de La Esperanza o Pedro Gil en Tenerife.
La historia de los valles y las calderas es un poco mas peculiar y sus teorías van
relacionadas a grandes deslizamientos gravitacionales y erosiones.
Sus playas son unos de los tesoros más codiciados y visitados por el turismo. La arena de
estas playas son consecuencia de desgastes por erosión (actividad del mar) y grandes aportes del
viento desde el desierto del Sahara. Es por esto que en las islas orientales son más
predominantes que en las occidentales las arenas amarillas que viajan desde el continente
africano. En las islas occidentales la arena es de color negro por la juventud de sus materiales, o
en caso contrario por erosión de rocas de color claro.
3.2.2 Importancia Del Relieve En La Palma
Es importante mencionar que la cordillera central de la isla sobrepasa los 2.000 metros de
altitud creando una biodiversidad variada y provocando cambios en los vientos importantes.
Se puede dividir el clima en dos zonas muy variables. La parte nordeste favorecida por los
vientos alisios cargados de humedad y la suroeste mucho más seco y soleado. Estos vientos
alisios y el alto relieve de la isla, ayudan a la parte nordeste sea la más favorecida por las
lluvias, creando pantallas que ayudan a aprovechar el agua que viaja con los vientos. Dichos
vientos forman un mar de nubes provocando la llamada “lluvia horizontal” (al contacto de estas
nubes con los árboles), lluvia en forma de goteo de gran importancia para los acuíferos.
La isla se distingue de las demás por el verdor de sus montes y la abundancia de agua. Es la
única isla con pequeños ríos y arroyos.
29
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
3.2.3 Identificación del emplazamiento
El municipio donde se hace el estudio eólico es San Andrés y Sauces y está situado en el
nordeste de la isla canaria de La Palma. Tiene una extensión de 42,75 km² y una población de
4.884 habitantes (INE, enero de 2009).
San Andrés y Sauces esta conformada por la unión de los pueblos San Andrés en la costa y
Los Sauces en las medianías. Estos pueblos se unieron tras una gran crisis de caña de azúcar lo
que provoco crisis económica. Esta decisión fue tomada para poder sobrellevar la crisis.
El municipio se destaca por su masa boscosa de laurisilva, sus profundos barrancos, sus
bancales y cultivos de plátanos. Algunos lugares de interés son el barranco y bosque de Los
Tilos, Los Nacientes de Marcos y Cordero, El Molino El Regente, El Charco Azul (piscinas
naturales), El Puerto Espíndola, Iglesia de San Andrés, así como los núcleos de población,
donde encontramos buenas muestras de arquitectura tradicional.
3.2.4. Generalidades Del Viento
El viento es el movimiento del aire, normalmente causado por corrientes de convección o
por diferencias de presión en el movimiento del aire que está presente en la atmósfera; este
cambio de presión es producido por causas naturales y además por la fuerza de Coriolis. Se trata
de un fenómeno meteorológico, es decir, el viento se define como el desplazamiento de las
masas de aire.
La fuerza de Coriolis es una fuerza ficticia que aparece cuando un cuerpo está en
movimiento con respecto a un sistema en rotación y se describe su movimiento en ese
referencial. La fuerza de Coriolis es producida por la rotación de la tierra sobre su eje y desplaza
las masas de aire hacia el norte en el hemisferio norte y al sur en el hemisferio sur. Esta fuerza
es la causante de que en el hemisferio norte los vientos ciclónicos describan círculos en sentido
de las manecillas del reloj y causando el mismo efecto pero contrario en el hemisferio sur.
Para explicar el comportamiento del viento dividiremos la atmosfera en tres escalas de la
siguiente manera:
Macroescala:
En esta escala están comprendidos los vientos globales o terráqueos (sobre los 1.000 km).
Estos vientos determinan las características del tiempo en el planeta.
En el ecuador se produce un ascenso masivo de aire cálido (originando una zona de baja
presión) que viene a ser ocupada por otra masa de aire mas frío que es proporcionada por los
alisios. Las masas de aire caliente que ascienden, se van enfriando paulatinamente y se dirigen a
bastante altura en sentido contrario a los Alisios creando un intercambio de masas de aire con
las latitudes subtropicales. Los vientos alisios transporta el calor desde las zonas ecuatoriales
hasta las subtropicales reemplazando el aire caliente por aire más frío de las latitudes superiores.
30
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
En otras palabras, Desde el ecuador existe un movimiento constante de aire debido a las altas
temperaturas que se mantienen hasta los 30-35º hacia el ambos lados (norte y sur) enfriando el
aire; estos vientos se conocen como vientos alisios.
Mesoescala:
Esta escala comprende vientos de entre 10 y 500 km de altura con respecto a la tierra. Estos
vientos constituyen:
Los vientos estacionales, estos vientos están atados de la mano con las estaciones del año y
la forma en la que el sol impacta la tierra. Las temperatura muestran variación entre verano e
invierno en comparación con los aires en los océanos cercanos; debido a esto los continentes
presentan en el verano vientos más fríos procedentes del mar y en invierno se producen vientos
mas calientes que van hacia los océanos desde los continentes.
Los vientos locales, estos están relacionados a la orografía por donde se desplaza el aire.
Podemos encontrar las brisas marinas, las brisas terrestres cerca de los océanos y los vientos
encauzados.
La relación entre las brisas marinas y las brisas terrestres van relacionadas gracias al
impacto del sol, donde la tierra se calienta mas rápido que el agua durante el día; y que en la
noche sucede lo contrario donde la tierra esta mas fría. Esta relación produce el intercambio
ambos lados (en la noche, el aire marino mas caliente sube y el aire de la tierra pasa a
reemplazarlo, mientras en el día pasa la contrario). A mayor diferencia de temperaturas mayor
desplazamiento del aire; es por esto que las brisas de la noche son mas lentas que las del día.
Los vientos provocados por la orografía como los vientos de valle, son producidos al
encause de grandes masas de aire que aceleran en estas zonas.
Microescala:
Esta escala tiene un área aproximada de 200 metros hasta el suelo y se ven influenciadas por
los obstáculos. Esta es la capa mas importante para el aprovechamiento energético y la razón
por la que en las colinas pueden resultar importantes el incremento de viento.
3.2.5 Recurso Eólico De La Isla.
La isla de La Palma consta de buenos vientos que son muy favorables para parques eólicos,
sin embargo considerando que esta isla es reserva de la biosfera, se deben realizar profundos
análisis de la zona y cuidar la contaminación acústica y medioambiental que puedan producirse
durante la construcción, y la contaminación acústica y visual una vez terminado el parque.
Los vientos dominantes de La Palma, como se ha explicado anteriormente, son los alisios,
los cuales inciden en la isla por el noreste, en el municipio de Barlovento y viajan a través de
ella hacia el suroeste. A continuación se muestran una serie de gráficos facilitados por el
31
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Instituto de la Diversificación y Ahorro Energético (a partir de ahora IDAE) que señalan en
distintos colores las velocidades medias de viento que se pueden encontrar repartidas en La
Palma:
Recurso eólico de La Palma
Recurso eólico de La Palma en estaciones.
32
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
De estos mapas de viento, se pueden extraer dos conclusiones;
Del segundo gráfico, cabe destacar la perseverancia de los vientos incidentes,
independientemente de la estación del año en la que se encuentre la isla. Esto viene a demostrar
que los vientos dominantes en la isla son los vientos alisios.
Pese a ello, llama la atención en el primer gráfico, que la parte de la isla que más expuesta
queda a los vientos (recordar que inciden por el noreste) es la parte de la isla junto a la parte
suroeste que menos velocidad de viento existe. Este efecto es provocado por la orografía
característica de La Palma.
La Caldera de Taburiente es una montaña de origen volcánico que se alza justo en el centro
de la isla alcanzando los 2000 m de altura. Esto hace, que en la zona de barlovento aparezca un
efecto eólico llamado “efecto cuchara vertical”. La pendiente de la isla en esa zona es muy
acusada, obligando al viento a expandirse verticalmente en un margen espacial muy corto. Al
producirse esta expansión, la velocidad de viento disminuye considerablemente. No obstante, a
medida que el viento salva este “obstáculo” recobra sus propiedades originales. Esta misma
montaña, provoca en la parte suroeste una zona de desvente, de ahí la baja velocidad de viento.
Por el contrario, en las zonas que quedan perpendiculares a la dirección dominante, es
decir, en la parte noroeste y sureste de la isla, el recurso eólico aumenta considerablemente. Esto
se debe al “estrangulamiento” del viento a su paso por la isla.
Velocidad de viento en Barlovento
33
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
4 MEDIDAS MEDIOAMBIENTALES
PREVENTIVAS Y CORRECTIVAS
34
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
4.1 INTRODUCCIÓN
Para llevar a cabo un proyecto de explotación hidráulica en cualquier lugar se toman
medidas preventivas y correctoras, y este caso tampoco escapa a esa situación. El
aprovechamiento hidroeólico en la isla de la palma específicamente en el municipio de San
Andrés y sauces es un proyecto muy particular partiendo de que se realizara un proyecto de
bombeo puro para cubrir parte de las demandas picos que se presentan en la isla y que partirá
del aprovechamiento de una de las nacientes mas importante de toda la isla y del municipio
como lo es la de Marcos y Cordero, visitada por miles de turistas que se aventuran a conocer los
encantos de la isla bonita como también es conocida. San Andrés y Sauces es un municipio del
norte, noreste de la isla de la palma, el cual consta de buenas condiciones tanto climáticas y
orográficas que han propiciado un desarrollo de una exuberante vegetación que cubre las
inclinadas laderas y los profundos barrancos de la Reserva, el cual tiene en su haber una
importante muestra de pinos canarios. Las formaciones de monteverde ocupan la mayor parte
del Espacio y alcanzan su óptimo en aquellos lugares donde la pendiente es poco pronunciada y
existe suficiente acumulación de suelo y humedad.
Este fenómeno condiciona que el
sotobosque sea pobre en arbustos y hierbas, creciendo tan sólo especies que requieren poca luz,
como helechos, musgos, líquenes y hongos.
Al aumentar la inclinación de la ladera aparecen otras especies del monteverde, menos
exigentes, entre las que destacan acebiños, fayas, loros y brezos, mientras que en los escarpes
soleados pueden verse madroños, peralillos y barbusanos. En la parte alta de la Reserva, a
partir de los 1.200 metros de altitud, comienzan a aparecer los pinos entremezclados con fayas,
brezos y acebiños, especies éstas que a cotas superiores se ven sustituidas por arbustos como el
amagante, la Gacia el Tagasaste y otros. Por otra parte, son también de destacar las densas
formaciones de sauces que cubrían los fondos de los barrancos, las cuales han ido
desapareciendo a medida que se canalizaban las aguas desde los nacientes. Marcos y cordero
nacen en lo alto de la Caldera de Taburiente, naciente que durante gran parte del tiempo ha
estado presente en el desarrollo de este importante municipio de San Andrés con el
aprovechamiento de un salto de 929 metros, este proyecto conlleva importantes aportaciones
medioambientales, dado que posibilitará la disminución de emisiones de CO2, al reducir la
generación eléctrica tradicional de la central térmica de Los Guinchos, en Breña Alta.
El buen estado de conservación que presenta la Reserva del Canal y Los Tilos la convierte
en una de las zonas más ricas del Archipiélago desde el punto de vista faunístico, especialmente
en lo que respecta a elementos ligados a las formaciones de laurisilva y en menor medida a
pinares. Entre los grupos más destacados cabe mencionar los invertebrados, las aves y algunos
murciélagos.
La laurisilva es el ecosistema canario más rico en fauna invertebrada debido, tanto a la gran
disponibilidad de hábitats diferentes. Entonces, tomando en cuenta el valor incalculable que
representa esta gran reserva de la biosfera hay una series de normas y políticas que debemos
llevar a cabo para el diseño de este aprovechamiento, las cuales deben ser analizadas en el
estudio de impacto ambiental tales como las enunciadas en el plan insular de ordenación de la
palma, entre las cuales podemos citar las siguientes, porque repercuten directamente en el
proyecto.
35
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
4.2 RESPECTO A LA GENERALIDAD
Evitar afectar sobre espacios protegidos del emplazamiento, excepto que puntualmente
generen un menor impacto ambiental evidente sobre la biota, los elementos geomorfológicos o
el paisaje; deben ser presentadas medidas preventivas al mismo.
En cuanto no sea posible prescindir de la ubicación de elementos de infraestructura o del
paso de las redes en espacios de valor natural se establecen medidas de carácter protectorreductor, que afectan a las diversas fases de estudios previos, proyecto y ejecución de la obra,
además del impacto previsible de la propia instalación.
Considerar especialmente la presencia y susceptibilidad de afectación de elementos de flora
y fauna incluidos en el Catálogo de especies amenazadas de Canarias, así como elementos
geomorfológicos y el paisaje, ante las actuaciones proyectadas; presentar medidas protectoras y
preventivas.
Valorar la posible incidencia de las obras y el funcionamiento de la instalación
especialmente el ruido sobre la avifauna, especialmente en las zonas de interés faunístico y
durante el periodo de nidificación y la eventual adopción de medidas, el estudio debe contener
medidas reductoras.
Establecer condiciones específicas sobre los movimientos de tierra, en la obra, y sobre la
integración paisajística de los bordes; estableciendo medidas tanto correctoras como reductoras.
Valorar las posibles incidencias a nivel geológico e incluir medidas de prevención de
riesgos tanto durante la obra como en su puesta en uso, contener medidas preventivas.
El proyecto deberá especificar las medidas de prevención de impactos durante las obras, así
como las de restauración de los suelos afectados por éstas y la integración paisajística de los
ámbitos afectados por la instalación o por la obra, presentar medidas preventivas y reductoras.
Los proyectos de infraestructura deberán adoptar criterios de integración paisajística en el
entorno rural afectado, y medidas reductoras para lograr efecto.
36
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
4.3 RESPECTO A LAS VÍAS PÚBLICAS.
Minimizar la creación de taludes y terraplenes y la ocupación de suelos como zonas de
préstamos, procurando el mayor equilibrio posible en el movimiento de tierras, presentar
medidas reductoras.
En las zonas afectadas por movimientos de tierras, taludes y terraplenes se deberán
revegetar con especies autóctonas las nuevas superficies expuestas, como medida de integración
ambiental y paisajística y preventiva de la ocupación con especies exóticas, establecer medidas
preventivas y reductoras
Medidas de integración paisajística de los elementos de protección o seguridad vial, tales
como vallado, pasos elevados o inferiores presentar medidas tanto correctoras como reductoras.
Las obras de mejora de las vías existentes y las nuevas deberán garantizar los pasos de
fauna a lo largo del recorrido.
Las actuaciones en áreas especialmente sensibles, tales como la carretera entre el Remo y
La Zamora, estudio previo de viabilidad ambiental por afectar un Espacio Natural Protegido y
con áreas de interés biótico y geomorfológico.
Valorar detalladamente las distintas opciones de trazado y la viabilidad técnica y económica
del trazado en túnel en la mayor parte del recorrido. Asimismo se valorará el riesgo de la
actuación, tanto en relación a la vía a implantar como en la fase de obras, presentar medidas
preventivas y reductoras junto al mismo.
37
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
4.4 RESPECTO A LOS APROVECHAMIENTOS
HIDROELÉCTRICOS
Se impondrán los siguientes límites al aprovechamiento de aguas superficiales y/o subterráneas:
- Con carácter general, el caudal mínimo que debe respetarse es el 10% del caudal medio
interanual medido diariamente.
- En los barrancos localizados total o parcialmente en ENP, u otros espacios de valor natural
incluidos en zonas A o Ba PORN, el caudal mínimo ecológico es el 20% del medio interanual.
El planeamiento de los ENP u otros espacios protegidos podrá modificar este valor, en el
correspondiente ámbito de actuación, en función de las condiciones particulares que concurran
en cada caso.
- El acuífero Coebra se considera zona de reserva del caudal ecológico de La Caldera de
Taburiente, y se prohíben nuevas obras de captación de aguas subterráneas; presentar mediadas
preventivas.
Los accesos a balsas e instalaciones atenderán prioritariamente a la reutilización de vías,
caminos existentes, minimizando la apertura de nuevas vías o la excesiva ampliación de vías de
acceso y el movimiento de tierras; contener medidas preventivas y reductoras.
El proyecto de balsas u otras instalaciones incorporará un plan para el reaprovechamientos
de las tierras y materiales de excavación.
Se coordinará la ejecución de las balsas de almacenamiento de agua para uso humano o
generación de energía con las tareas de restauración, para evitar la generación de zonas de
préstamos y otros impactos indeseables, presentando medidas correctoras.
Tanto en la fase de proyecto como en la ejecución, deberá evitarse el empleo de residuos de
demolición, industriales y otros que puedan comportar efectos indeseables sobre el suelo, la
atmosfera y los recursos hídricos superficiales o subterráneos, presentar medidas preventivas.
El proyecto de nuevas conducciones, debe incorporar medidas de integración paisajística,
así como el compromiso de retirada de conducciones inservibles y la restitución paisajística del
suelo afectado; y las medidas correctoras y reductoras del impacto.
Se recomendará la realización de un estudio ambiental que valorará especialmente los
efectos directos e indirectos de la instalación sobre fauna, flora, gea y paisaje.
38
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
4.5 RESPECTO DE LA ENERGÍA EÓLICA
Se consideran áreas aptas para los parques eólicos y se ajustarán a las siguientes condiciones:
- La ampliación de parques eólicos existentes se considerarán prioritaria frente a nuevas
localizaciones con potencias equivalentes. Siempre se considerará la ampliación de un parque
existente frente a la creación de uno nuevo.
Los parques eólicos que se propongan deberán justificar necesidad y oportunidad en base a :
- La necesidad de nuevos parques eólicos frente a la ampliación de los existentes.
- Su relación con otras fuentes, especialmente la hidroeléctrica.
- Las óptimas condiciones de viento.
- Las aportaciones netas y porcentuales a la demanda prevista y a sus incrementos.
- La relación con la red de distribución, y medidas preventivas y reductoras.
39
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
4.6 RESPECTO DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN
Se valorará en cada caso los posibles impactos producidos por el soterramiento de las líneas
eléctricas existentes, en relación al mantenimiento de los actuales tendidos aéreos. Esta
valoración tendrá presente los efectos sobre la flora, fauna, gea y paisaje.
En las zonas forestales, tanto para tendidos soterrados como aéreos, se recubrirá el área de
protección con suelo que garantice la estabilidad, a fin de evitar la erosión, y la penetración de
espacios vegetales de carácter invasivo; presentando medidas preventivas y reductoras.
Los nuevos tendidos aéreos o la repotenciación de los existentes deberán incorporar el
sistema de cable trenzado protegido o equivalente, a fin de evitar la electrocución de las aves y
el riesgo de incendios; presentar tanto las medidas preventivas como reductoras.
Se recomienda la realización de un estudio ambiental específico para cada proyecto de red
eléctrica o de repotenciación de redes existentes; y las medidas preventivas.
40
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
5 DIMENSIONAMIENTO DE LA CENTRAL
41
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
5.1 INTRODUCCIÓN
Las centrales hidráulicas reversibles de nueva construcción se diseñan para poder turbinar a
plena carga entre 4 y 6 horas y bombear durante horas valle. Para ello se construye un embalse
superior que viene a ser una represa y un embalse inferior en el que se almacena el agua
turbinada para así bombearla posteriormente de nuevo al embalse superior.
Esquema de una central de bombeo
Normalmente una de las características de estas centrales es el uso de la misma tubería tanto
para la turbinación como para la impulsión. Esto conlleva a utilizar el mismo volumen de
almacenamiento aproximadamente en ambos embalses o depósitos (si es bombeo puro). A priori
esto no constituye un problema ya que al ser centrales de nueva construcción, este criterio está
presente en el diseño y se buscan emplazamientos que se adapten a las características deseadas.
En el caso de rehabilitación o rediseño de centrales ya construidas, las características
propias de las centrales reversibles varían. En estos casos es preciso hacer un estudio previo de
las alternativas que más se adecuan a los criterios de diseño en función del emplazamiento y
obra existente, que finalmente son la base de las actuaciones posibles a realizar.
42
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
5.2 CARACTERÍSTICAS DE LA ACTUAL CENTRAL
MINIHIDRÁULICA DE EL MULATO
La central minihidráulica de El Mulato es actualmente la única central hidráulica de La
Palma. En épocas pasadas existían además las minicentrales de Tazacorte (400 kW),y El
Remolino (100 kW) y ambas generaban suficiente energía para cubrir la demanda de toda la
isla. Hoy en día el cauce de los ríos de estas dos antiguas centrales se desvía para regadío,
dejando a la de El Mulato como única central minihidráulica.
Vista exterior de la central de El Mulato
El Mulato se encuentra ubicada inmersa entre la vegetación de la parte baja del barranco de
Marcos y Cordero, en el término municipal de San Andrés y Sauces al Nordeste de la Isla. Este
territorio está dentro del espacio natural protegido del parque de Las Nieves. Esta zona es una
de las más húmedas de la isla lo que garantiza un suministro de agua casi constante a lo largo
del año. A ella se puede acceder por la comarcal p-105 que sale desde San Andrés y Sauces.
43
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Carretera hacia la central de El Mulato
La central actual dispone de un salto de 450 m y cuenta con una turbina Pelton que
proporciona una potencia de 820 kW. El edificio de la central está muy bien conservado y
presenta un estado bastante adecuado. Además cumple con toda la normativa vigente que le
incumbe ya que actualmente está en uso.
Vista interna de la central de El Mulato
44
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
El caudal de agua que necesita la turbina se toma del río que circula por el interior del
barranco de Marcos y Cordero. Este riachuelo no dispone de mucho caudal, unos 107 l/s, por lo
que se hace imprescindible tener un salto de agua alto para generar una potencia eléctrica
mínima.
A día de hoy, esta central se encuentra dentro del plan de autosuficiencia energética creado
por el Cabildo de La Palma para autoabastecerse de energía. El plan concreta el deseo de
repotenciar la minicentral aprovechando que una parte de la infraestructura ya está construida y
así afectar lo menos posible al medio ambiente puesto que la Isla completa es reserva de la
Biosfera y el Cabildo quiere mantener el compromiso de preservar el paraje.
45
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
5.3 OPCIONES DE REPOWERING
La repotenciación de una central minihidráulica se lleva a cabo cuando dicha central queda
obsoleta y no es capaz de ofrecer una potencia demanda o cuando una central está en desuso y
se quiere aprovechar las infraestructuras ya construidas con intención de minimizar costes y de
reducir movimientos de tierra y daños colaterales que puedan ocurrir durante la obra civil de
estas centrales.
Si la central ha quedado obsoleta y no es capaz de suministrar una potencia o los equipos
instalados están al final de su vida útil, generalmente la actuación a seguir es simplemente la de
cambiar los equipos electromecánicos por unos equipos que estén tecnológicamente a la
vanguardia, de modo que únicamente el trabajo se reduzca a la sustitución de los equipos.
Por otro lado, si la central ha quedado en desuso o está abandonada, se puede diseñar una
central completamente nueva, incluso variando su tipología, y aprovechar las infraestructuras
construida para disminuir el costo de construcción y minimizar los daños colaterales que puede
ocasionar al medio ambiente.
En los últimos años, en España se están rehabilitando muchas centrales hidráulicas con el
objetivo de producir energía eléctrica “limpia” causando el menor daño posible como es el caso
de la rehabilitación del salto de la central hidráulica de San Pedro de Aria en el País Vasco o la
rehabilitación en el año 1987 de la central hidroeléctrica de El Molí en Girona.
46
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
5.4 CONSIDERACIONES PREVIAS AL DESARROLLO
5.4.1 Alternativa seleccionada
La situación en la que se encuentra la central de El Mulato es una solución de repowering
mixta entre las explicadas en el punto anterior.
Se trata pues de una central que está en uso pero que al encontrarse inmersa en un proyecto
dirigido por el Cabildo en el que se pretende aumentar la potencia de 0,8 MW a 5 MW no basta
con cambiar el equipo electromecánico.
El caudal medio del río, descontando el ecológico, es de aproximadamente 310 m3/h.
Así pues, la única solución factible es la de cambiar el tipo de central aprovechando lo más
posible las infraestructuras existentes. La alternativa que más se adapta es la de una central
hidráulica reversible pura en la que únicamente se utilice el caudal de río como aporte de agua
al circuito hidráulico con objeto de vencer las pérdidas hídricas que se produzcan.
5.4.2 Horas de funcionamiento
Las horas para las que se diseña funcionamiento de este tipo de centrales oscila entre 4 y 6.
Este número no es fruto de la casualidad, si no que suele ajustarse al número de horas al día en
las que la demanda de energía adquiere un pico, es decir, en las horas punta de consumo
eléctrico.
Evolución de la demanda eléctrica diaria en España
47
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
En la isla de La Palma, esta curva sigue el mismo patrón, ya que el comportamiento del
sector eléctrico es muy parecido en los países desarrollados. Sin embargo, el número de horas
diarias que duran los picos de demanda es algo inferior. Así pues, las horas de funcionamiento
para las que la nueva central de El Mulato se diseña, oscilan entre 3 y 5 horas continuadas al día
turbinando a plena carga.
Evolución de la demanda eléctrica diaria en Canarias
5.4.3 Premisas de los depósitos superior e inferior
En las centrales de bombeo puras como la que en este proyecto se describe, los tamaños de
los depósitos superior e inferior están estrechamente relacionados. El depósito superior se
diseña para albergar el suficiente volumen de agua y poder turbinar a plena carga las horas
especificadas. Por otro lado, el embalse inferior ha de diseñarse para conseguir recargar el
depósito superior a través de un bombeo en un cierto número de horas.
En el caso de la Central de El Mulato, al encontrarse dentro de una reserva natural y
protegida, se ha de causar el menor impacto medioambiental posible. Para minimizar dicho
daño, entre otras situaciones y afecciones, se ha de dirigir el esfuerzo en hacer los depósitos lo
más pequeños posible. Por ello, la alternativa que se sigue es la de bombear agua al depósito
superior al mismo tiempo que se está turbinando. De esta manera el volumen del depósito
superior disminuye. Esto no supone un resto energético a los usuarios, pues la energía necesaria
para el bombeo proviene de unos aerogeneradores exclusivos para ejercer esa función.
48
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
8000
7000
6000
5000
4000
3000
Volumen depósito con recarga
simultánea
Volumen depósito sin recarga
simultánea
2000
1000
0
Comparativa de volúmenes de depósitos
Como se ve en el gráfico anterior, para un mismo número de horas de funcionamiento a
plena carga, la consideración de hacer una recarga del depósito superior al mismo tiempo que se
turbina, supone una disminución de tamaño en este caso de casi un 50%.
49
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
5.5 DESARROLLO DE LA SOLUCIÓN ADOPTADA
En puntos anteriores se han establecido las bases y pautas para poder dimensionar la central
hidráulica. Este apartado se va a centrar únicamente en el diseño de la parte hidráulica de la
central dejando al margen todo lo referente al sistema eléctrico tanto de entrada y de salida.
5.5.1 Criterios de diseño
Según lo mencionado hasta el momento, los criterios que se establecen para el diseño y
dimensionamiento de la central son los siguientes:
1.- La nueva central hidráulica de El Mulato será una central hidráulica reversible pura de 5000
kW.
2.- La nueva central hidráulica de El Mulato deberá funcionar a plena carga y con recarga
simultánea durante un período de tiempo mínimo de 3 horas y máximo de 5 horas según sus
posibilidades.
3.- La nueva central hidráulica de El Mulato tendrá capacidad de recargar el depósito superior
en horas valle si procede.
4.- La nueva central hidráulica de El Mulato respetará el medio ambiente y afectará lo menos
posible al parque natural de Las Nieves.
5.5.2 Centro de turbinas
El centro de turbinas estará ubicado en el interior del edificio de la central, tal y como se
encuentra el actual centro de turbinas.
Las turbinas pelton están diseñadas para explotar grandes saltos hidráulicos y bajo caudal
como es el caso de El Mulato. Las centrales hidroeléctricas dotadas de este tipo de turbina
cuentan, la mayoría de las veces, con una larga tubería llamada galería de presión para trasportar
el fluido desde grandes alturas, a veces de hasta más de 300 metros. Al final de la galería de
presión se suministra el agua a la turbina por medio de una o varias válvulas de aguja, también
llamadas inyectores, los cuales tienen forma de tobera para aumentar la velocidad del flujo que
incide sobre las cucharas.
El diámetro de chorro está entre el 5% y el 12% del diámetro de la rueda. En la siguiente
figura se muestra a detalle la forma del álabe y sus variables correspondientes.
50
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Turbina Pelton
Una turbina Pelton es uno de los tipos más eficientes de turbina hidráulica. Es una turbo
máquina motora, de flujo trasversal, admisión parcial y de acción. Consiste en una rueda
llamada rodete o rotor dotada de cucharas en su periferia, las cuales están especialmente
realizadas para convertir la energía cinética de un chorro de agua que incide sobre las cucharas
en energía eléctrica.
La energía hidráulica es una energía renovable, prácticamente gratuita y limpia. En la
producción de electricidad sustituye a los combustibles de origen fósil existente en la isla de la
palma, con todos los problemas de eliminación de desechos que traen consigo.
Entre los argumentos que hablan a favor de esta energía hidráulica y de los pequeños
aprovechamientos en particular podemos mencionar:
· Que no hay forma más limpia de producir energía eléctrica que la basada en la energía
hidráulica.
· El agua como combustible no se consume, solo es explotada y no empeora su calidad.
· No se producen emisiones contaminantes.
Debido a una mayor conciencia que actualmente tenemos en cuanto a los problemas del
medio ambiente, tanto el productor como el propietario de una instalación generadora de
electricidad ya no pueden permanecer indiferentes ante la pregunta de si la tecnología elegida es
o no perjudicial para el medio ambiente.
Un pequeño aprovechamiento hidroeléctrico como el mulato puede ser realizado bien sobre
un sitio tal que ya exista una presa construida como es el caso ó una caída de agua determinada
que define perfectamente el lugar ó, por contraste, en una vertiente suave donde la altura juega
un papel preponderante y por medio de un canal de entrada, tubería de presión, y demás
componentes.
Las turbinas pelton se clasifican generalmente por la posición del eje que mueven, por lo
tanto existen dos clasificaciones: Eje Horizontal Y Eje vertical.
51
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Las de disposición Horizontal solo se pueden instalar turbinas de uno o dos chorros como
máximo, debido a la complicada instalación y mantenimiento de los inyectores. Sin embargo, en
esta posición, la inspección de la rueda en general es más sencilla, por lo que las reparaciones o
desgastes se pueden solucionar sin necesidad de desmontar la turbina.
En la disposición Vertical se facilita la colocación de alimentación en un plano horizontal y
con esto es posible aumentar el número de chorros sin aumentar el caudal y tener mayor
potencia por unidad. Se acorta la longitud entre la turbina y el generador, disminuyen las
excavaciones y hasta disminuir al diámetro de la rueda y aumentar la velocidad de giro. Cabe
mencionar que en la disposición vertical, se hace mas difícil y, por ende, más caro su
mantenimiento, lo cual nos lleva a que esta posición es más conveniente para aquellos lugares
en donde se tengan aguas limpias y que no produzcan gran efecto abrasivo sobre los álabes.
En definitiva, a medida que el salto o la caída de agua aumentan, se necesita menor caudal
de agua para generar la misma potencia. La energía es la fuerza por la distancia, por lo tanto,
una presión más alta puede generar la misma fuerza con menor caudal.
Gráfico para selección de turbina
Cada instalación tiene su propia combinación de presión, velocidad y volumen de
funcionamiento más eficiente. En conclusión se ha seleccionado este tipo de turbina porque
según los criterios técnicos antes citados, factores ambientales, ventajas que presenta y la
52
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
características del emplazamiento así lo determinan, para afianzar aún más nuestro criterio de
selección podemos visualizar el grafico señalado que nos muestra que a partir de un gran salto
de 906 metros y caudal de 0,66 m3/s, la mejor selección es la turbina Pelton.
Por tanto, se instalará una turbina Pelton que proporcionará 5 MW.
5.5.3 Tamaño de los depósitos
En el anexo, Se describe detalladamente los pasos necesarios para el cálculo de los
volúmenes de los depósitos y caudales en turbinación y bombeo.
El siguiente esquema representa el diagrama de flujo hidráulico que se sigue en la estación.
Esquema de funcionamiento de la central hidroeólica
Como se ve, se utilizarán dos tuberías totalmente independientes que corresponden a
turbinación y a impulsión para así poder disminuir de tamaño el depósito superior.
Por otro lado, el embalse inferior tiene que ser lo más pequeño posible pero llegando al
compromiso de disponer del volumen de agua mínimo suficiente para proveer al depósito
superior de agua suficiente y así seguir turbinando y además que el río pueda suministrarle
caudal en horas en las que la turbinación cese.
Recordar que mientras la central está produciendo, prácticamente todo el caudal que llega al
embalse inferior, proviene del depósito superior comportándose en un circuito casi cerrado, pero
en las horas en las que la central disminuye su actividad, el depósito superior ha de recargarse
con el caudal del río que transcurre por el barranco de Marcos y Cordero.
53
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
A continuación se muestra una tabla resumen con los parámetros en cada uno de los casos
estudiados. Cada uno de los casos es una combinación del número de horas de funcionamiento
con producción continua a 5 MW y el volumen del depósito superior. El volumen del depósito
superior se ha considerado un mínimo de 4000 m3 y un máximo de 10000 m3. Se considera que
un depósito con más volumen afectaría al parque debido a sus dimensiones.
Central hidráulica reversible de 5000 kW
Horas de turbinación V. dep. superior m3 V. dep. inferior m3 Q bombeo m3/s Pot de bombeo kW
3
4000
3777
0,52
5150
3
6000
1377
0,13
1215
3
8000
0
0
0
3
10000
0
0
0
4
4000
6637
0,92
8582
4
6000
4237
0,39
3676
4
8000
1837
0,13
1215
4
10000
0
0
0
5
4000
9496
1,31
12257
5
6000
7096
0,65
6131
5
8000
4696
0,32
3062
5
10000
2296
0,13
1215
V. a rellenar m3
V. aporte del río 12h
223
3714,075
4623
3714,075
8000
3714,075
10000
3714,075
0
3714,075
1763
3714,075
6163
3714,075
10000
3714,075
0
3714,075
0
3714,075
3304
3714,075
7704
3714,075
Combinaciones entre horas de funcionamiento y tamaños de almacenaje
La primera columna representa el número de horas produciendo 5 MW con recarga
simultánea.
La segunda columna representa el volumen del depósito superior. Sobredimensionado un
20%.
La tercera columna representa el volumen mínimo necesario del embalse para asegurar una
producción de 5 MW continua durante las horas estipuladas.
La cuarta columna representa el caudal necesario a impulsar para mantener el llenado del
depósito superior durante las horas de funcionamiento de la central.
La quinta columna representa la potencia en bombeo necesaria para impulsión del caudal.
La sexta columna representa el volumen que hay que captar del río para poder recargar por
completo el depósito superior durante las horas en las que no se turbina.
La séptima columna representa el volumen de agua que el río es capaz de suministrar
(descartando el ecológico) durante 12 horas.
En este momento y observando la tabla anterior, las primeras opciones que se han e
descartar son aquellas en las que el volumen de agua necesario a captar del río para rellenar el
depósito superior en horas de no producción es superior al que el propio río puede suministrar
en 12 horas (dos últimas columnas). En la siguiente tabla, se marca en rojo las que no cumplen
con esta condición:
54
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Central hidráulica reversible de 5000 kW
Horas de turbinación V. dep. superior m3 V. dep. inferior m3 Q bombeo m3/s Pot de bombeo kW
3
4000
3777
0,52
4904
3
6000
1377
0,13
1215
3
8000
0
0
0
3
10000
0
0
0
4
4000
6637
0,92
8582
4
6000
4237
0,39
3676
4
8000
1837
0,13
1215
4
10000
0
0
0
5
4000
9496
1,31
12257
5
6000
7096
0,65
6131
5
8000
4696
0,32
3062
5
10000
2296
0,13
1215
V. a rellenar m3
V. aporte del río 12h
223
3714,075
4623
3714,075
8000
3714,075
10000
3714,075
0
3714,075
1763
3714,075
6163
3714,075
10000
3714,075
0
3714,075
0
3714,075
3304
3714,075
7704
3714,075
Combinaciones que no cumplen condición I
Descartadas aquellas combinaciones en las que el río no es capaz de aportar el volumen de
agua requerido, la siguiente condición a cumplir es que la potencia de bombeo necesaria sea
inferior a la aportada por la central, pues carece de sentido consumir más en bombeo que en
turbinación.
Una de las características de las centrales reversibles es que la potencia que se utiliza para
impulsión es como mucho la potencia que la central genera.
Las filas resaltadas en naranja no cumplen esta segunda condición:
Central hidráulica reversible de 5000 kW
Horas de turbinación V. dep. superior m3 V. dep. inferior m3 Q bombeo m3/s Pot de bombeo kW
3
4000
3777
0,52
5150
4
4000
6637
0,92
8582
4
6000
4237
0,39
3676
5
4000
9496
1,31
12257
5
6000
7096
0,65
6131
5
8000
4696
0,32
3062
V. a rellenar m3
V. aporte del río 12h
223
3714,075
0
3714,075
1763
3714,075
0
3714,075
0
3714,075
3304
3714,075
Combinaciones que no cumplen condición II
Una vez desechadas las combinaciones que no cumplen con las condiciones expuestas
anteriormente, quedan únicamente dos alternativas.
Central hidráulica reversible de 5000 kW
Horas de turbinación V. dep. superior m3 V. dep. inferior m3 Q bombeo m3/s Pot de bombeo kW
4
6000
4237
0,39
3676
5
8000
4696
0,32
3062
V. a rellenar m3
V. aporte del río 12h
1763
3714,075
3304
3714,075
Combinaciones que cumplen condición de diseño
55
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Puesto que uno de los criterios impuestos es el de afectar lo menos posible al medio
ambiente, parece evidente decantarse por la opción de turbinar durante 4 horas con un depósito
superior de 6000 m3 ya que en este caso, el volumen a captar del río es considerablemente
inferior a la segunda opción restante. A esto hay que añadir que el tamaño de los depósitos
superior e inferior también son menores, Cabe recordar que ambas opciones generan 5 MW de
potencia.
Dicho lo cual, las primeras características dimensionales a las que se concluye son:
Central hidráulica reversible de 5000 kW
Horas de turbinación V. dep. superior m3 V. dep. inferior m3 Q bombeo m3/s Pot de bombeo kW
4
6000
4237
0,39
3676
V. a rellenar m3 V. aporte del río 12h
1763
3714,075
Datos de característicos de la central
5.5.4 Canal de derivación
El canal de derivación captará el caudal del río y lo canalizará hacia el embalse inferior.
El canal se ha dimensionado para llevar un caudal medio de 309 m3/h, que es el caudal del río,
pero respetando un caudal ecológico. La velocidad del agua en dicho canal no superará los 0,8
m/s.
El canal tendrá será de sección trapezoidal de 0,11 m2 y estará dotado de una pendiente de
1,22 m de desnivel por cada 1000 m recorridos.
5.5.5 Tubería forzada
La tubería forzada tiene una longitud aproximada de 2600 m (ver plano Núm 6) y se
instalará soterrada según obligan ahora administraciones públicas medioambientales.
El caudal de agua necesario para conseguir 5 MW de potencia eléctrica con un salto neto de
906 m (ver Plano Núm 0) y con un rendimiento total de turbina del 85%, es de 0,66 m3/s.
Por otro lado, puesto que se está en un hábitat protegido y no se quiere tener ruidos que
puedan incomodar a las especies animales que viven en la zona, la velocidad del fluido por
dentro de la tubería forzada no debe superar los 2 m/s.
Así pues, con un caudal de 0,66 m3/s y una velocidad interna de 2 m/s, el diámetro interior
de la tubería forzada ha de ser de 649 mm. Un diámetro superior supone una disminución de
pérdidas y un decremento de velocidad interna.
Así pues, la tubería forzada normalizada que se instalará será de acero soldado con 660
mm de diámetro exterior con un espesor de 10 mm.
56
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
5.5.6 Tubería de impulsión
La tubería de impulsión irá instalada paralela a la tubería forzada de la misma manera que
ésta, por lo que tendrá también una longitud de 2600 m.
El volumen de agua a impulsar durante la turbinación es de 4230 m3 (ver tabla xx). Este
volumen ha de impulsarse durante el tiempo en el que el depósito superior se vacía con la
turbinación, que en este caso es de 2,5 horas (ver anexo xx). Es decir, si no existiera recarga
simultánea, el depósito superior se vaciaría en 2,5 horas, por tanto hay que recargar el volumen
de agua necesario (4230 m3) para que pueda turbinar durante 1,5 horas más.
Dicho esto, el caudal a impulsar es de 0,39 m3/s, y para evitar ruidos, el diámetro interior ha
de ser como mínimo de 500 mm.
Así pues, la tubería de impulsión normalizada que se instalará será de acero con 513 mm
de diámetro exterior con un espesor de 10 mm.
5.5.7 Centro de bombeo
El centro de bombeo estará instalado en el interior del edificio de la central minihidráulica
existente y así no será necesario la construcción de un nuevo edificio exclusivo para ello.
A priori y según los cálculos realizados el centro de bombeo consumirá un potencia de 4200
kW. La potencia definitiva a consumir la decidirá la bomba escogida para realizar la impulsión,
la cual debe ser capaz por un lado de vencer la altura geométrica junto con la altura equivalente
a pérdidas por las características propias de la tubería y por otro poder asumir el caudal
necesario.
La altura geométrica a vencer es la diferencia de altura entre el embalse y el depósito
superior, que en este caso es de 924 m. Las a pérdidas totales de carga son de 468 m. Con esto,
la bomba ha de ser capaz de bombear a una longitud vertical equivalente de 1392 m (esta altura
está sobredimensionada).
Por otro lado, el caudal que debe asumir es de 0,39 m3/s que son 389 l/s.
En el mercado existen bombas capaces de realizar ese trabajo. En el presente proyecto se ha
tomado como ejemplo de dimensionamiento la bomba de alta presión HGM de la marca KSB.
57
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Bomba HGM-RO de la casa KSB
La selección de esta bomba ha sido debida a su bajo consumo respecto a otras con
características similares. La bomba HGM-RO es capaz de impulsar 140 l/s a 1400 m de altura
manométrica con un consumo de 1200 kW.
Es evidente que esta bomba cumple con el requisito de la altura pero no con la del caudal.
Por tanto, se instalarán tres bombas HGM-RO en paralelo más una de recambio que
podrán impulsar 420 m3/s, con un consumo total de 3600 kW.
58
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
5.6 SOLUCIÓN HIDRÁULICA ADOPTADA
La repotenciación de la central de El mulato de 0,8 MW se hará mediante la construcción de
una central hidráulica reversible pura de 5000 kW con 4 horas de funcionamiento continuo y que
utilizará el emplazamiento actual del edificio para colocar las nuevas turbinas y la central de
bombeo. Con esto se le dotará de una energía almacenada de 20.000 kWh.
La nueva central de El Mulato está diseñada para respetar el medio ambiente y el parque
natural de Las Nieves en el que queda emplazado.
Esquema de funcionamiento de la central hidroeólica
La central tendrá un depósito superior a una altura de 1325 m y un embalse inferior a 401 m.
El eje de turbina se encuentra a 419 m por lo que se cuenta con un salto neto de 906 m.
El depósito superior tiene un volumen de almacenamiento de 6000 m3. El embalse inferior
podrá albergar un volumen de 4250 m3 necesario para el bombeo simultáneo y complementar las
4 horas de turbinación. El caudal necesario de río se dirigirá a través de un canal con sección
trapezoidal de 0,11 m2.
Se instalará 1 turbina Pelton de 5 MW potencia que trabajará con un caudal de equipamiento
de 0,66 m3/s y un salto neto de 906 m.
59
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
El centro de bombeo constará de 3 bombas HGM-RO de 1200 kW cada una más una turbina
extra que entrará en funcionamiento en caso de que alguna esté parada por stop técnico o por
reparación. Se bombeará un caudal de 0,39 m3/s mientras la central está en funcionamiento.
Cuando la actividad cese, el centro de bombeo impulsará durante 12 horas parte del caudal del río
del barranco de Marcos y Cordero para llenar por completo el depósito superior.
La tubería de forzada será de acero soldado de 660 mm de diámetro exterior y tendrá una
longitud de 2600 m. La tubería transcurrirá bajo tierra garantizando un confort acústico a la fauna
de la zona.
La tubería de impulsión será de acero de 513 mm de diámetro exterior y tendrá una longitud
de 2600 m. La tubería transcurrirá bajo tierra paralela a la tubería forzada garantizando un confort
acústico a la fauna de la zona.
60
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
6 DIMENSIONAMIENTO DEL PARQUE
61
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
En este apartado se procede a describir los pasos seguidos para determinar el mejor
emplazamiento y dimensionamiento del parque eólico que dotará de la energía suficiente al
grupo de bombas de la central reversible con objeto de posibilitar la impulsión de agua para la
recarga de su depósito superior.
6.1 SOPORTE INFORMÁTICO UTILIZADO
1. Google Earth
Google Earth es un programa informático gratuito muy popular similar perteneciente al grupo
de los Sistemas de Información Geográfica (SIG). Este programa fue creado por la empresa
Keyhole Inc., pero comprado y relanzado por la empresa Google el 28 de junio 2005. Permite
visualizar imágenes en 3 dimensiones del planeta combinando imágenes de satélite, mapas y el
motor de búsqueda de Google que facilita la visualización de imágenes a escala de un lugar
específico del planeta.
Este programa fue utilizado para el desarrollo de este proyecto para determinar los lugares
más idóneos del emplazamiento, para realizar el análisis de la posición del parque eólico y
recolectar información acerca de la orografía del terreno.
2. Acceso aplicativo del atlas eólico (IDAE)
El Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) ha creado una base de
datos gratuita suficientemente fiable para permitir la evaluación del potencial eólico disponible en
todo el territorio español, incluyendo la explotación de sus resultados mediante un Sistema de
Información Geográfica.
Este recurso no excluye la necesidad de medir los emplazamientos antes de instalar un parque
eólico, sin embargo es de vital importancia para un análisis preliminar del proyecto.
3. Wind Atlas Analysis and Application Program (WAsP)
Es un programa computacional creado y distribuido por Wind Energy Division en Risø DTU,
Denmark, utilizado en la industria de energía de viento para simular el recurso del viento sobre el
terreno y estimar la producción de energía a largo plazo de parques eólicos y/o aerogeneradores.
El programa modela terrenos complejos, rugosidad y obstáculos y es utilizado por más de 2900
usuarios en cerca de 110 países.
El programa de WAsP esta siendo utilizado para modelar el parque eólico en el
emplazamiento seleccionado para determinar la energía eléctrica capaz de aportar los
aerogeneradores y determinar las posiciones óptimas del parque.
62
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
6.2 UBICACIÓN DEL EMPLAZAMIENTO.
En la imagen que aparece a continuación, se muestran los puntos más relevantes para el
diseño del parque.
Ubicación prevista del parque eólico
Tal y como se observa, la ubicación del parque eólico previa al estudio detallado mediante
WAsP se estima cerca del grupo de bombeo que se encuentra en el interior del edificio de la
central minihidráulica de El Mulato. La distancia necesaria para transportar la electricidad desde
el parque hasta la central no he de ser muy grande para evitar en lo posible pérdidas en el
transporte. No obstante, el estudio detallado del recurso eólico junto al de relieve propiciará la
ubicación definitiva del parque.
63
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
6.3 DATOS DE VIENTO
Los datos de viento se han obtenido a través de la interfase del acceso aplicativo del IDAE.
Una vez introducidas las coordenadas del punto exacto del cual se quieren obtener los datos
(estación meteorológica en imagen anterior), la aplicación devuelve una tabla como la que sigue
en la que divide los datos en 16 sectores, cada uno con una dirección de viento.
Para cada uno de los sectores, la aplicación facilita la frecuencia de aparición de ese viento,
su velocidad media, el porcentaje de potencia que le corresponde y además facilita los parámetros
para el cálculo de la distribución de Weibull.
Estos datos de vientos han sido tomados directamente del acceso aplicativo del IDEA. Este
acceso toma una estación meteorológica real y crea una proyección para diferentes puntos. El
Punto mas cercano a nuestro emplazamiento puede ser tomado como referencia pues la distancia
al emplazamiento es minima. Esto quiere decir que los datos de vientos no son medidos en el
emplazamiento especifico, sin embargo son representativos y pueden tomarse como validos.
64
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
6.4 MODELIZACIÓN DE LA ZONA.
Para poder trabajar con el software WAsP, es prioritario introducirle un mapa de relieve para
que considere en sus posteriores cálculos los efectos que éste puede provocar en la producción de
energía eólica y así acercar lo más posible la simulación a la realidad.
Introduciendo las coordenadas del emplazamiento específico en el Google Earth y activando
la opción de terreno, se obtiene la siguiente imagen:
Curvas de nivel de San Andrés y Sauces
Si se observa el mapa detenidamente, se puede notar que esta imagen contiene curvas de
nivel que representan puntos que se encuentran a una misma altura. La nomenclatura utilizada en
los mapas puede variar dependiendo de si se observan glaciares, tierra o mares. En este caso, a lo
largo de cada curva de nivel aparece la altura que representa.
65
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Ejemplo de curva de nivel
El editor de mapas del WAsP permite trabajar con imágenes obtenidas del Google Earth
como fondo del programa, facilitando así la escritura encima de ésta. De este modo, las curvas de
nivel que el programa WAsP necesita se pueden dibujar de forma sencilla.
Antes de comenzar a recrear líneas de nivel, se debe indicar al WAsP Map Editor las
coordenadas señalando 3 puntos que han de ser lo más ortogonales posibles. Los puntos a
seleccionar no son tomados al azar, sino que se hace uso de coordenadas y espacios que pudieran
ser fácilmente reconocidos.
Una vez esta etapa está concluida, se dibuja sobre el mapa cada una de las líneas de nivel
identificándolas con la altura en metros. El WAsP define colores para cada línea de nivel, los
cuales pueden ser cambiados en cualquier momento.
La orografía del emplazamiento seleccionado queda descrita en la siguiente imagen en donde
se pueden apreciar las diferentes curvas de nivel representadas cada una con un color distinto.
66
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Curvas de nivel recalcadas de San Andrés y Sauces I
Curvas de nivel recalcadas de San Andrés y Sauces II
La imagen anterior muestra el resultado del trabajo hecho con Masp Editor tras retirar la
imagen patrón.
67
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
6.5 MODELIZACION DEL PARQUE EÓLICO.
Para modelizar se utilizará el programa WAsP.
Se introduce la digitalización del mapa creada en el WAsP Map Editor explicada en el punto
anterior. A pesar de que el WAsP no muestre las diferencias de las líneas de nivel, realmente
interpreta de forma correcta las cotas y las rugosidades del terreno.
Se incluyen en el mapa una estación de medida y se procede a buscar datos de viento de la
base de datos del IDAE.
Datos de viento
Una vez obtenidos los datos en la base de dato del IDAE, y tras un conveniente tratamiento
de los mismos, los datos se transforman en una distribución estadística (Weibull) de la velocidad
del viento y la rosa de los vientos característica del emplazamiento. En las siguientes figuras se
pueden ver dichas distribuciones estadísticas.
68
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Cabe resaltar que la rosa de los vientos muestra que hay una dominación más que
significativa por parte de los vientos que provienen del noreste.
Se procede a crear el parque eólico introduciendo aerogeneradores y agrupándolos dentro de
un cluster o grupo. Para indicarle al WAsP que modelo debe de usar, se agrega la turbina como
parte del cluster.
Los aerogeneradores se colocan utilizando el método de prueba y error en el área de mayor
recurso eólico, de modo que para cada ubicación exacta de los aerogeneradores las pérdidas
69
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
causadas por efecto estela no sea superior al 5%. En los siguientes gráficos se pueden ver las
pérdidas originadas por este efecto.
Pérdidas energéticas por efecto estela I
Pérdidas energéticas por efecto estela II
Nótese que las turbinas están colocadas una al lado de la otra alineadas perpendicularmente a
la dirección del viento dominante. Además, las turbinas están colocadas de forma tal que las
pérdidas por efecto estela se dan en las áreas de menor incidencia del viento.
70
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Con relación al terreno, cada línea abierta refiere a un nivel diferente, mientras que las líneas
cerradas refieren a áreas urbanas o agua, donde la rugosidad del terreno varía en función de estos
parámetros.
Ubicación de los aerogeneradoes
Se ha optado por ubicar el parque en el área más elevada del espacio estudiado. La distancia
entre el parque eólico y el centro de turbinación es de 4 km. La razón por la que se ha elegido un
emplazamiento lejano a dicho centro es causada por el recurso eólico insuficente existente en el
área cercana a la central hidráulica.
El WAsP posee la capacidad de modelar a la perfección las diferencias de viento en cada
punto del mapa seleccionado al introducir una rejilla de recurso. A continuación se representa el
recurso eólico y su variación por emplazamiento.
71
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Recurso eólico y su variación por emplazamiento
El potencial eólico aumenta a medida que la tonalidad de color se enrojece, y es más
deficiente en la medida que el color se acerca al azul oscuro. Podemos notar como la ubicación
presentada es la de mejor recurso presentado.
72
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
6.6 AEROGENERADOR
El aerogenerador más adecuado para el proyecto es el AN Bonus 600 kW / 44-2. Este
modelo es muy versátil y permite trabajar a partir de un régimen de velocidades de viento muy
bajas (3 m/s) consiguiendo una generación de energía importante. Es idóneo para las cumplir con
los requisitos específicos de la zona en la que el parque eólico va a trabajar.
Rango de funcionamiento del aerogenerador AN Bonus de 600 kW
A continuación se presentan los datos técnicos del aerogenerador.
73
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
POWER
Nominal Output
Rated power
Rated wind speed
Cut-in wind speed
Cut-out wind speed
600kW
600 / 120 kW
3,0 m/s m/s
15,0 m/s m/s
25,0 m/s m/s
ROTOR
Hub Height
Diameter
Swept area
Number of blades
Rotor speed
Type
Material
Manufacturer
80m
44,0 m m
1,520.53 m2
3
18 / 27 U/min
LM 19.1
glas-fibre reinforced plastic
GEAR BOX
Type
Stages
Ratio
Manufacturer
combined spur / planetary gear
3
01:55,6
Flender
GENERATOR
Type
asynchronous
Number
1
Speed
1.000 / 1.500 U/min
Voltage
690 V V
Grid connection
via thyristors
Grid frequency
Manufacturer
z.B. ABB
CONTROL AND PROTECTION SYSTEM
Power limitation
stall
Speed control
stall, netzgeführt
Main brake
blade tip control, hydraulisch aktiviert
Second brake system
disk brake
Yaw control system
electric gear motor(s)
Manufacturer of control system
KK-Elektronik
SCADA-System
TECHNICAL DETAILS
Power curve
Sound power level
Electrical characteristics
yes
yes
WEIGHT
Single blade
Nacelle (without rotor & hub)
Tower
3,15 t t
24 t t
36 t t
TYPE APPROVAL
Guideline, Class
Survival wind speed
57,0 m/s m/s
Datos técnicos del aerogenerador AN Bonus de 600 kW
74
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
6.7 ESQUEMA ELECTRICO Y CABLEADO
Para el transporte de la energía eléctrica producida por cada aerogenerador se utilizará la
siguiente configuración mostrada en el gráfico inferior, la cual parte desde el aerogenerador
número 6 hacia la subestación elevadora para su posterior incorporación al grupo de bombeo.
Representación de la líne eléctrica desde el parque hasta la central
Grafico de Distribución eléctrica.
Para el dimensionamiento de los cables entre aerogeneradores se tomaron los parámetros de
criterio de caída de tensión tanto los valores nominales como el por ciento % que representa al
total del sistema, así como la pérdida de potencia por transporte en valores nominales y % que
representa al sistema completo.
Según la característica de los aerogeneradores se producirá en baja tensión que en este caso
es interna a cada aerogenerador, y consiste en unos circuitos internos que conectan la salida del
aerogenerador con el centro de transformación, también interno (en la parte inferior del
aerogenerador), que eleva el potencial eléctrico de salida de Baja Tensión (690V) hasta Media
Tensión (15kV).
Con las líneas en media tensión se conectan los aerogeneradores entre sí, y a la subestación
del parque. El trazado de la red está basado en la disposición de los aerogeneradores como se citó
75
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
anteriormente y los cables se instalarán soterrados hasta la subestación, y luego una línea aérea
evacuará la energía del parque.
En lo que comprende a la toma de tierra; cada aerogenerador estará provisto de una
canalización específica para la red de tierra.
La configuración de celdas de los aerogeneradores y del cableado en el parque será como se
puede visualizar en las siguientes tablas:
Las celdas eléctricas serán provistas por los llavemanistas del parque.
Se seleccionaron cables de inicio de 95 mm2 con el propósito de disminuir las pérdidas de
potencia y caída de tensión.
Cálculo de caída de tensión y pérdidas de potencia en cables
Tramos
06-04
04-08
08-05
05-03
03-01
01-02
02-07
07-SET
Total Parque(Mw)
Location [m]
(223418.7,3184955.0)
(223511.2,3184836.0)
(223591.6,3184759.0)
(223681.7,3184675.0)
(223815.8,3184581.0)
(223992.3,3184466.0)
(224169.7,3184363.0)
(224421.5,3184409.0)
P (W)
600000
1200000
1800000
2400000
3000000
3600000
4200000
4800000
4,8
L(km)
0,15
0,1113
0,1232
0,1638
0,2104
0,2054
0,256
0,0253
1,25
Leq(km)
0,16
0,12
0,13
0,17
0,22
0,22
0,27
0,03
I(A) Sección(mm2) Caidade tensión (v) Caidade tensión (%) Pérdida de potencia (kW) Pérdida de potencia(%)
12,83
95
1,21
0,00
0,03
5,22407E-06
25,66
95
1,80
0,01
0,09
7,75253E-06
38,49
95
2,98
0,01
0,23
1,28721E-05
51,32
95
5,29
0,02
0,55
2,28188E-05
64,15
120
6,76
0,02
0,88
2,91833E-05
76,98
185
5,16
0,02
0,80
2,22593E-05
89,81
240
5,78
0,02
1,05
2,49331E-05
102,64
300
0,52
0,00
0,11
2,23889E-06
461,88
29,5
0,1
3,7
0,0
Cálculos basados en intensidades nominales de cables
76
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
6.8 LOGÍSTICA Y TRANSPORTE DE AEROGENERADORES
La Isla de la Palma está constituida por territorio muy abrupto en cortas distancias
alcanzando los 2.426 m en el Roque de Los muchachos, punto más elevado de toda la isla,
constituida por zepas, y áreas protegidas. En la vertiente norte de la isla se encuentra una gran
depresión de origen erosivo como es la Caldera de Taburiente, declarada parque nacional en
1954. En 1983 la zona del canal y los tilos fue declarada reserva de la Biosfera por la UNESCO,
lo que convierte en Reserva mundial prácticamente a toda la isla.
Red Vial de la Palma
Dividida en 14 municipios, y una red de carretera de 1.200km, de las cuales las principales
están asfaltadas y en buen estado físico, aunque se caracterizan por las cantidades de curvas
existentes algunas muy cerradas, limitando la velocidad de transito. Existe una carretera que
circunda la isla de unos 180km y esta compuesta por dos carreteras, LP-1 y LP-2.
La LP-1 es la circunvalación del norte aproximadamente de unos 102 km partiendo de santa
cruz de la palma que es la capital de la isla, pasando por puntallana, los sauces, barlovento,
garafia, punta gorda, tijarafe y terminando en Argual. La LP-2 de aproximado 55 km circunda la
parte sur de la isla partiendo desde santa cruz de la palma pasa por breña baja, mazo, fuencaliente,
los llanos, tazacorte terminando en el puerto de tazacorte. Partiendo desde las carreteras
principales tenemos las de menor longitud como la LP-3 de 25,9 km conocida como ¨El Paso¨, la
LP-4 de 47,84 km sube al observatorio Astrofísico conocida como carretera del Roque, bajando
hasta Garafia por la parte norte de la isla; esta también la LP-5 de 3,8 km parte de breña baja y
llega hasta el aeropuerto de La palma, y la LP-20 que consta de 3,7 km ubicada al exterior de
santa cruz de la palma para evitar el casco urbano de la capital. Esta red se completa con 47
carreteras más de carácter secundario.
Red marítima y aérea de la palma
La isla de la palma cuenta con dos puertos, uno en la bahía de santa cruz de la capital que es
utilizado como puerto desde 1493, es el principal ubicado en la latitud 28º 40' N, y longitud 17º
46' W, con vientos predominantes en dirección sur oeste y con las siguientes características
superficies de flotación para zona comercial, pesquera, y para otros tipo de desembarque con un
calado de 35 metros, y un nuevo puerto en tazacorte.
77
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Además cuenta con un aeropuerto entre los municipios villa de mazo y breña baja ubicado a
8 km de la capital el aeropuerto de La palma al cual se accede a través de la LP-138.
Logística del transporte
Se tiene previsto que tanto los equipos electromecánicos de la central como los
aerogeneradores serán recibidos por la terminal de Santa Cruz de La Palma por varias razones,
entre la que podemos citar las siguientes:
• Las vías de acceso a la terminal son óptimas; las distancia desde la península iberica hasta
el puerto son aceptables.
• La terminal favorece un rápido desembarque de los equipos y maquinarias que serán
utilizada en el proyecto hidroeólico de la palma.
78
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
•
•
•
•
•
Es el único puerto en la isla que cuenta con las instalaciones para el desembarque de este
tipo de maquinaria, porque el nuevo puerto de tazacorte es más bien turístico, no cuenta
con suficiente calado, para buques de gran tamaño.
El puerto de tazacorte no cuenta con las capacidades de grúa para el desembarque.
La distancia y el costo de recorrido desde el puerto de santa cruz hasta parque es menor
que desde tazacorte.
Además de las facilidades como alojamiento para el equipo técnico, por ser esta la
capital de la palma además de que la terminal dispone de espacio para un almacenaje de
carga en caso de ser necesario.
El equipo técnico estará presente el día de desembarque de los aerogeneradores para
asegurar calidad y garantía de lo recibido, favorecido por corta distancia de alojamiento.
Vías de acceso a parque eólico
Una vez entregado en puerto los aerogeneradores serán transportados en camiones tipo
patana con capacidad de transporte para el tipo de aerogeneradores seleccionados que en este caso
corresponde con aerogeneradores Bonus 600kw, diámetro rotor de 44 metros, altura buje 80
metros, y un total de 8 aerogeneradores, Más una Torre meteorológica anemométrica.
Las especificaciones del camión que va a trasportar cada componente principal se van a
detallar a continuación.
Torre; la torre se trasportara en varios tramos hasta llegar a una altura final de 80 m.
Palas; la longitud de las palas será de 22 m y el peso total será de 5.800 kg
Rotor; las dimensiones de este elemento rondarán los 10m. de longitud a trasportar con el
camión y 4,9m de alto. El peso de la unión del buje y la nacelle será aproximadamente 106 t.
79
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Por tanto, los parámetros de diseño de los caminos tendrán que tener un ancho de vía entre
5 y 6 metros para el trasporte. Se utilizara grúas del tipo telescópicas que a pesar de que son
pocas las que hay en el mercado solo requieren vías de 5m y el volumen de trabajo es mayor
respecto a las grúas de celosía.
El firme deberá aguantar el continuo paso de camiones que pueden llegar a alcanzar
tonelaje de hasta 150 toneladas.
En todo el trazado la geometría del mismo debe facilitar rectas de longitud mínima de 60 m y
curvas con radio mayor a 35m.
Los mismos serán transportados como un primer tramo vía la circunvalación LP-1 que se
toma a la salida del puerto de santa cruz en dirección norte pasando por puntallana, la Lomada y
llegando a San Andrés y Sauces como podemos visualizar en el mapa inferior.
80
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Vía de Acceso a parque
Llegando a san Andrés y sauces tomar la carretera LP-105 en dirección oeste, según los
estudios que tenemos es una pequeña carretera con muchas curvas, y como segunda opción esta la
LP-31 la cual es paralela a la 105 para tomarla deben avanzar unos 2 kilómetros más por la LP-1,
la carretera LP-31 termina en el tramo de pocas curvas de la LP-105, lo que facilita el recorrido
pero sacrifica distancia y costo, hasta llegar al emplazamiento, el cual se encuentra pasando
próximo a la carretera de la central hidroeléctrica El Mulato.
Este segundo tramo podemos visualizarlo en la toma inferior. El cual inicia en los sauces
para la LP-105 y dos kilómetros más adelante se encuentra la LP-31 las dos en la misma
dirección, para la vía LP-31 su trayecto es más recto y corto que la vía 105.
81
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Disposición logística de aerogeneradores
Los aerogeneradores se ubicarán en una sola fila de ocho unidades, orientada de Norte a Sur,
tomando en consideración que según el estudio del emplazamiento Preliminar elaborado por el
departamento técnico, el rumbo predominante de los
Vientos es en dirección norte noreste.
La distancia entre las torres de los aerogeneradores es aproximadamente de tres (3)
diámetros del rotor tomándose como distancia media 100 m. Por ello, la orientación de las filas
de Norte a Sur minimiza la posibilidad de que se produzcan pérdidas de captación de energía por
efectos de estela significativos entre los rotores de las máquinas, en diferentes períodos del año.
Para el levantamiento del parque eólico en el emplazamiento se utilizarán grúas y maquinaria
pesada, por el alto grado de complicaciones existentes se ha determinado que el parque será
construido bajo la modalidad de llave en mano, por las ventajas que representa.
82
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
6.9 RESULTADOS
Parameter
Total
Average
Minimum
Maximum
Net AEP [MWh]
5465.922
683.240
555.511
931.164
Gross AEP [MWh]
5598.590
699.824
578.971
954.154
Wake loss [%]
2.37
-
-
-
Parámetros de las turbinas:
Turbine
Net
Elevation Height
Wake
AEP
[m] a.s.l. [m] a.g.l.
loss [%]
[MWh]
Site
Location [m]
Turbine site 001
(223992.3,3184466.0 Bonus
600
1586
)
kW Mk IIIC
80
931.164 2.41
Turbine site 002
(224169.7,3184363.0 Bonus
600
1422
kW Mk IIIC
)
80
680.116 1.58
Turbine site 003
(223815.8,3184581.0 Bonus
600
1564
)
kW Mk IIIC
80
669.136 3.38
Turbine site 004
(223511.2,3184836.0 Bonus
600
1570
)
kW Mk IIIC
80
580.120 3.04
Turbine site 005
(223681.7,3184675.0 Bonus
600
1558
)
kW Mk IIIC
80
576.151 4.34
Turbine site 006
(223418.7,3184955.0 Bonus
600
1592
)
kW Mk IIIC
80
640.334 0.72
Turbine site 007
(224421.5,3184409.0 Bonus
600
1402
)
kW Mk IIIC
80
833.388 0.35
Turbine site 008
(223591.6,3184759.0 Bonus
600
1560
)
kW Mk IIIC
80
555.511 4.05
Comportamiento del viento en cada turbina.
H
E
RIX
Site
Location [m]
A [m/s] k U [m/s]
[m]
[W/m²] [%]
6.5
2.28 5.76
199
15.4
Turbine site 001 (223992.3,3184466.0) 80
dRIX
[%]
-0.3
83
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Turbine site 002 (224169.7,3184363.0) 80
5.7
2.08 5.01
142
12.8
-2.9
Turbine site 003 (223815.8,3184581.0) 80
5.8
2.48 5.15
133
13.7
-2.0
Turbine site 004 (223511.2,3184836.0) 80
5.5
2.49 4.88
113
10.5
-5.2
Turbine site 005 (223681.7,3184675.0) 80
5.5
2.49 4.90
114
10.5
-5.2
Turbine site 006 (223418.7,3184955.0) 80
5.6
2.47 5.00
122
10.7
-5.1
Turbine site 007 (224421.5,3184409.0) 80
6.2
2.36 5.48
166
11.3
-4.5
Turbine site 008 (223591.6,3184759.0) 80
5.4
2.49 4.83
109
10.7
-5.0
Estos resultados nos ofrecen un equivalente a 1.166 horas de producción anuales. La
producción podría ser mayor, sin embargo el recurso eólico en nuestro emplazamiento es muy
pobre, y cambiar el emplazamiento hacia un área con mayor recurso significaría una distancia
muy grande.
84
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
6.10 SOLUCIÓN EOLICA OPTADA
El parque eólico estará ubicado a unos 4,6 km de distancia de la nueva central reversible de
El Mulato aprovechando el mayor potencial eléctrico de una zona más elevada.
El parque constará de 8 aerogeneradores AN- BONUS de 600 kW cada uno que producirán
conjuntamente un total de 5,47 GWh netos al año. Las horas de producción al año ascienden a
1.166. La disposición de los aerogeneradores permite que las pérdidas por efecto estela sea en
todo momento menores al 5%. Las distancias entre aerogeneradores están cercanas a dos veces la
altura de torres.
Los aerogeneradores y todo el equipo necesario para su instalación entrarán en la isla a
través del puerto de Santa Cruz de La Palma que es el puerto situado al este de la isla. De ahí se
transportará hasta el emplazamiento haciendo uso de la carretera comarcal LP-105.
85
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
7 ANÁLISIS ECONÓMICO Y FINANCIERO
86
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
7.1 INVERSIÓN
Obra Civil
La obra civil del parque eólico incluye las zapatas, plataformas, caminos, zanjas para
canalizaciones, señalización y seguridad.
Tomando como referencias el costo medio de una zapata armada de las dimensiones
necesarias para un aerogenerador que son 12x12x1, es de 30,000 euros.
Las plataformas para el montaje son aproximadamente de 15x20 metros y el coste es
de unos 1,800 euros.
Un camino nuevo de un ancho de 5 metros, puede representar un coste medio de 40
euros por casa metro lineal.
En el caso de las zanjas se estima un precio medio de 30 euros por metro lineal; y
para la señalización unos 8,000 euros por el parque completo.
Instalación Eléctrica
La instalación eléctrica comprende los cables enterrados de 15kV. Esto considerando
que los aerogeneradores tienen una tensión de unos 690 V, y que para evitar pérdidas se
eleva la tensión a 15kV en líneas subterráneas hasta la subestación, el costo de esta
transformación es de aproximadamente 30,000 euros, considerando un transformador de
2MW. Para estos cables se consideran unos precios de 10 euros por cada metro de cable
y el costo de las zanjas se ha considerado ya en el inciso anterior, obra civil. Para este
parque se tiene un recorrido de línea subterránea de 1.23 kilómetros.
Aerogeneradores
El importe aproximado de los aerogeneradores es de 460,000 euros para los de
1.3MW. Este precio incluye suministro, montaje e instalación del aerogenerador.
Se tienen 8 aerogeneradores de 600kW BONUS, modelo MK IV, con diámetro de 44
metros, altura torre de 80 m, paso palas fijo, velocidad de generador fija, y generación
asíncrona.
87
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Subestación del Parque
Esta subestación del parque eólico comprende los elementos de control, protecciones,
mecanismos de maniobra, seccionamiento y mantenimiento, y supone una inversión de
1,300,000 euros. La subestación no tendrá centro de transformación debido a que se
elevará previamente el voltaje a 15kV en las líneas de recolección.
Línea Eléctrica
La línea eléctrica es una línea de 3,8 kilómetros, desde el parque eólico hasta la
central de bombeo. Es una línea de media tensión, 15kV, y hará el recorrido de forma
aérea hasta el emplazamiento.
Obra Civil Central Hidráulica
La obras civiles en la central hidráulica serán menores debido a la existencia de un
centro de turbinación en el emplazamiento como se cito anteriormente, se trata de un repowering en una edificación existente, solo se consideraran factores externo a la central
tales como: la estación de transformación, cuarto de bombas, tubería de impulsión y
adecuación de depósitos tanto inferior como superior. $3500, 000.
Sistemas Mecánicos, grupo de mando y control, auxiliares, y regulación.
Dentro del conjunto de equipos que se consideran para una central hidroeléctrica se
citan los siguientes; grupo de mando, grupo oleo hidráulico, reguladores de velocidad,
PLC, puente grúa, sistema contra incendio, alumbrado normal y de emergencia, grupo
electrógeno, entre otros.
7.1.2.1
Conducciones Forzadas
La conducción forzada es la tubería que lleva el agua a presión desde el embalse
superior a centro de turbinacion, en este caso hasta la entrada de la turbina para esta
tubería de 625mm de sección se considera un estimado de $ 500 euros por metro de
tubería, la misma será de acero empotrada en dedos de hormigón.
88
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
7.1.2.2
Turbina Pelton
La turbina pelton son turbinas de chorro libre que se acomodan a la utilización de
saltos de agua con mucho desnivel, caudales pequeños y cargas parciales, con saltos
entre 600 y 1500 m se consiguen rendimientos máximos del orden de 90%, para la
turbina pelton de 5mw seleccionada se considera un costo estimado de $ 840,000.
7.1.2.3
Grupo de Bombeo
El bombeo hidráulico se basa en un principio sencillo, la presión ejercida sobre la
superficie de un fluido se transmite con igual intensidad en todas las direcciones.
Una bomba hidráulica es un dispositivo tal, que recibiendo energía eléctrica de una
fuente externa, la transforma en una energía de presión transmisible de un lugar a otro
de un sistema hidráulico a través de un líquido cuyas moléculas estén precisamente a
esta presión. Aplicando este sencillo principio por medio de las bombas se transportara
desde el deposito inferior al deposito superior el volumen de agua dimensionado en los
cálculos citados anteriormente, para la central de bombeo se seleccionaron bombas con
un coste estimado de $ 5200 cada una.
7.1.2.4
Tubería de Impulsión
La necesidad de transportar agua desde un nivel inferior a otro superior justifica la presencia
de las tuberías de impulsión en cualquier instalación hidráulica real. El diámetro de esta
conducción será de 550mm, combinado consideraciones de carácter económico y técnico, para la
tubería de impulsión se estimo un coste de $ 450 por metro lineal de tubo.
89
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
RATIOS ECONOMICOS DEL PROYECTO
Eólico
1.160.854 €/MW
Hidráulico
1.102.160€/MW
Hidroeólico
1.130.902€/MW
Inversión Total
11.082.900 €
90
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
8 CONCLUSIONES
91
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
La isla de La Palma posee unos recursos naturales excelentes que se pueden explotar
respetando el medio ambiente para generar energía de origen renovable.
Los vientos alisios que dominan en la isla aseguran un potencial eólico casi constante a lo
largo del año, o lo que es lo mismo, son una fuente segura de suministro eléctrico. Por otro lado,
la zona norte y este de La Palma es muy rica en ríos y afluentes así como en acuíferos
subterráneos. Esto, explotado de la forma más sostenible posible, puede aportar al mix energético
renovable una ayuda importante.
Sin embargo, este proyecto se ha tenido que ceñir a las características propias de la zona de
San Andrés y Sauces, lugar en el que se encuentra situada la pequeña central de “El salto de El
Mulato”, donde el caudal que se utiliza para el aprovechamiento no es muy generoso y el recurso
eólico en el valle es bajo debido a las condiciones orográficas del lugar.
No obstante, dentro del contexto que rodea a la central, se ha conseguido exprimir al máximo
los recursos disponibles diseñando una central hidráulica reversible capaz de aportar 5 MW a la
red sin necesidad de dejar al naciente de Marcos y Cordero sin caudal. Por el contrario, pese a que
la potencia generada no es representativa frente a la demanda energética total de la isla,
contribuye de forma significativa al mix energético.
El parque eólico necesario para el bombeo se ha tenido que desplazar a 4 km de distancia,
precisamente a causa del bajo potencial en la zona de San Andrés y Sauces. En este proyecto, el
parque ha sido concebido para dotar únicamente al centro de bombeo de potencia suficiente para
la impulsión de agua al depósito superior de la central. Aprovechando que el bajo recurso eólico
obliga al parque a situarse en un lugar con mayor potencial, el parque podría sobredimensionar
con aerogeneradores de mayor potencia y así poder aportar una energía a la red.
El proyecto no sería rentable económicamente, por lo que se entiende que sería necesario un
incentivo especial para fomentar este tipo de instalaciones insulares. Además, se ha detectado la
necesidad de un marco normativo que regule la operación de las centrales de bombeo, ya que las
centrales reversibles no entran en ningún régimen especial.
92
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
9 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
93
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Consejo Insular de Aguas de la Palma. Datos Hidrográficos.
Ayuntamiento de San Andrés y Sauces.
Plan de Ordenación la Palma.
Red Eléctrica de España. www.ree.es. Boletin Mensual del Sistema Eléctrico
Canario.
IDEA. Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía. Datos de
viento isla de La Palma.
PECAN – Plan Energético de Canarias.
PIOLP – Plan Insular de Ordenación de la Palma.
Plan de Autosuficiencia Energética.
Comisión Nacional de Energía.
Principios de Conversión de la Energía Eólica. CIEMAT, 2004.
Salvador Cucó Padilla. Gestor de Proyectos e Instalaciones Energéticas,
“Instalaciones Eólicas”. Manual del Ingeniero, Manual del Promotor, Manual
del Consultor. Noviembre 2007.
94
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
ANEXOS
95
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
INTRODUCCIÓN
En este anexo se van a mostrar cada uno de los cálculos utilizados para el dimensionamiento
de la central hidráulica cuya descripción y seguimiento se describe minuciosamente en el punto
5 de la memoria descriptiva.
ESTUDIO DE CAUDALES DEL RÍO
Datos iniciales de caudal
Los datos de caudal que se han obtenido los han propiciado la oficina de San Andrés y
Sauces de El Consejo Insular de Aguas de La Palma. Se trata de unas medias mensuales desde
el año 1986 en las que no se han facilitado las doce medias de cada año, si no que el número de
medias de cada año varía respecto a los demás:
Enero
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Febrero
Marzo
Abril
680
620
720
CAUDALES MEDIOS MENSUALES
Mayo
Junio
Julio
710
720
890
690
700
720
800
790
Agosto
Septiembre Octubre
Noviembre Diciembre
665
680
820
680
800
730
940
900
750
736
760
630
760
860
815
775
660
600
780
1050
975
770
830
595
840
735
580
780
800
880
850
785
620
840
680
1400
860
860
600
840
700
790
820
760
680
680
780
690
640
680
640
1200
1100
740
770
780
625
605
730
660
810
800
675
1500
1100
1320
1060
920
840
830
780
740
1020
Caudales medios mensuales facilitados (pipa/h)
Para rellenar los datos que faltan, se han hecho una serie de extrapolaciones y de suposiciones:
1.-La tendencia en cada año es que los meses de máximo caudal sean Marzo, Abril y Mayo. A
partir de ahí el caudal decrece significativa y progresivamente hasta Diciembre, mes en el que
empieza a recuperarse caudal hasta Febrero. A partir de ahí comienza un nuevo ciclo.
96
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Caudales medios mensuales
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Tendencia anual del caudal de río
2.- Las lluvias anuales se concentran entre los meses de Octubre y Enero por lo que la montaña
de La Palma, La Caldera de Taburiente, recoge el agua caída y llega al río del barranco de
Marcos y Cordero a partir del mes de Marzo.
Distribución de las lluvias anuales en la Isla de La Palma
Así, con estas dos suposiciones y observando la tendencia anual para cada año y su relación
respecto el año anterior y posterior, la tabla queda rellenada de la siguiente manera:
97
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Enero
Febrero
Marzo
680
620
720
700
690
740
830
750
760
630
600
710
750
770
650
600
685
730
700
900
950
850
860
860
850
690
660
770
710
730
770
940
750
760
600
650
780
780
770
650
600
780
760
690
970
1050
880
870
830
900
700
700
820
720
800
790
940
736
780
600
760
860
815
775
660
610
820
840
680
1400
1070
975
770
820
1020
CAUDALES MEDIOS MENSUALES
Abril
Mayo
Junio
Julio
720
720
890
740
820
810
930
736
780
600
840
880
850
785
670
620
840
860
675
1500
1100
1000
890
830
710
730
880
760
820
810
900
720
780
600
840
880
860
760
680
680
840
840
675
1400
1100
1010
880
825
690
700
840
740
810
780
880
700
760
595
840
840
840
740
670
670
810
800
660
1320
1060
990
840
830
675
690
830
720
800
730
860
700
735
580
810
820
820
710
650
660
800
770
650
1250
1000
970
790
810
Agosto
Septiembre
670
680
820
680
780
720
850
680
720
570
780
800
810
690
640
640
760
760
650
1200
980
950
780
800
665
670
790
680
770
720
850
650
715
560
740
790
800
680
640
620
740
750
670
1100
960
930
770
780
Octubre Noviembre Diciembre
640
660
780
670
750
720
820
660
700
560
720
780
780
670
630
610
740
740
720
1050
940
920
770
760
620
670
740
660
740
725
790
670
670
570
700
760
780
660
625
605
730
715
790
1000
930
895
780
740
600
700
700
650
720
790
750
700
650
570
700
740
770
650
615
630
720
700
870
950
870
840
810
790
Caudales medios mensuales (pipa/h)
Caudal disponible
El caudal que se puede utilizar del río, no es toda el agua que circula por él. Siempre es
necesario dejar un caudal ecológico de aproximadamente el 10%.
No obstante en estos casos se trabaja siempre con un año tipo. Para obtener dicho año tipo,
primero se ordenan los años de mayor a menor en función del caudal medio anual.
Seguidamente se sacan los percentiles y se clasifican los años desde muy húmedos a muy secos:
Año
Qmedio anual
Num
Percentil
Clasificación
2005
2006
2007
1992
2008
2009
1998
1997
1988
2002
2003
1990
1991
1996
1994
1999
1993
1989
2004
1987
1986
2000
2001
1995
1170,00
1000,83
934,17
861,67
817,50
806,25
804,58
803,33
798,33
772,08
772,08
769,17
758,75
748,33
734,17
721,67
704,33
702,50
702,50
683,33
671,67
648,33
628,75
586,25
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
0%
4%
9%
13%
17%
22%
26%
31%
35%
44%
44%
48%
52%
57%
61%
65%
70%
78%
78%
83%
87%
91%
96%
100%
Muy húmedos
Muy húmedos
Muy húmedos
Húmedos
Húmedos
Húmedos
Húmedos
Medio
Medio
Medio
Medio
Medio
Medio
Medio
Medio
Medio
Seco
Seco
Seco
Seco
Seco
Muy Seco
Muy Seco
Muy Seco
Clasificación de los años
98
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Una vez hecha la clasificación, se hace una media de los caudales mensuales de todos los
años medios, obteniéndose así el año tipo con el que se trabajará:
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
640,5
677
724,5
750,5
745
AÑO CARACTERÍSTICO
Junio
Julio
Agosto
722
700,5
Septiembre
683
669,5
Octubre Noviembre Diciembre
660
644
637
Caudales del año característico (pipa/h)
Con los caudales del año característico ya obtenidos, calcular el caudal ecológico y el
caudal disponible para llevara embalse es muy simple. En estos casos se estima un caudal
ecológico correspondiente al 10% del caudal de río. A continuación se muestra una tabla con los
caudales ecológicos para cada mes y el caudal que queda disponible para su utilización:
Qmedio mensual pipa/h
Qmedio mensual l/s
Qecológico l/s
Q a embalse l/s
750,50
745,00
724,50
722
700,5
683
677
669,5
660
644
640,5
637
104,24
103,47
100,63
100,28
97,29
94,86
94,03
92,99
91,67
89,44
88,96
88,47
10,42
10,35
10,06
10,03
9,73
9,49
9,40
9,30
9,17
8,94
8,90
8,85
93,81
93,13
90,56
90,25
87,56
85,38
84,63
83,69
82,50
80,50
80,06
79,63
Caudal ecológico y disponible
99
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
CÁLCULOS HIDRÁULICOS
En este apartado se explica las fórmulas utilizadas para los cálculos de turbinación, bombeo
y volúmenes de depósitos.
Turbinación
La potencia de turbinación se puede calcular como:
PT = ρ ⋅ QT ⋅ H n ⋅ g ⋅ η T
Siendo ρ la densidad del agua que se tomará como 1 kg/m3, Q el caudal de equipamiento, H
el salto neto que es de 906 m (1325 - 409), g la aceleración gravitatoria y ηT el rendimiento del
equipo electromecánico que se tomará como 0,85 a pesar de las turbinas Kaplan tienen un
rendimiento prácticamente en todo su rango de funcionamiento del 90%.
Puesto que la potencia de turbinación deseada es de 5000 kW, despejando de la ecuación
anterior, se obtiene un caudal de equipamiento de:
QT = 0,66m 3 / s
Conocido el caudal de turbinación necesario, el diámetro de la tubería forzada, teniendo en
cuenta que la velocidad del fluido en su interior no debe sobrepasar los 2m/s con objeto de
evitar ruidos y mayores pérdidas, se puede calcular en dos pasos como:
SecciónT =
dT = 2 ⋅
sec ciónT
QT
v
= 649mm
π
Impulsión
El caudal de impulsión (QI) se ha de calcular en función del volumen de agua que se desee
mover desde el embalse al depósito superior en un determinado tiempo.
El período de tiempo será aquel en el que el depósito superior tarde en vaciarse (tvacío).
El volumen de agua a mover desde el embalse (Vbombeo) será aquel que se necesite turbinar
para completar el tiempo de generación eléctrica (textra) una vez el volumen de agua inicial del
depósito superior haya acabado. NOTA: textra + tvacío = tturbinación
QI =
VBombeo QT *t extra
=
t vacío
t vacío
Conocido el caudal de impulsión necesario, el diámetro de la tubería de impulsión, teniendo
en cuenta que la velocidad del fluido en su interior no debe sobrepasar los 2m/s con objeto de
evitar ruidos y mayores pérdidas, se puede calcular en dos pasos como:
100
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
QI
v
sec ción I
SecciónI =
dI = 2⋅
π
La potencia de bombeo requerida para la impulsión se puede calcular como:
PB = ρ ⋅ Q I ⋅ H I ⋅ g ⋅η B
Siendo ρ la densidad del agua que se tomará como 1 kg/m3, Q el caudal de impulsión, HI la
altura geométrica más la altura de pérdidas equivalente por tubería, g la aceleración gravitatoria
y ηB el rendimiento del equipo electromecánico que se tomará como 0,80 .
Estos pasos serán los adecuados cuando se haga un estudio de la mejor combinación posible
a la hora de elegir el número de horas de generación y el tamaño de los depósitos. Una vez
seleccionada la mejor alternativa se procederá a dar los resultados.
HI es HI la altura geométrica más la altura de pérdidas equivalente por tubería. La altura
geométrica es de 924 m (1325 – 401) y la altura de pérdidas se calculado como la suma de las
pérdidas lineales de la tubería calculadas a partir del promedio de los resultados de pérdidas
utilizando las fórmulas de Manning y Hazen Williams para tubería de acero y las pérdidas
singulares, calculadas como un 10% de la longitud total de tubería.
Pérdidas de carga
Pérdidas de carga singulares (m) 10%
Pérdidas de carga según Manning
n=coeficiente de rugosidad
Pérdida de carga (m)
Pérdidas de carga según Hazen Williams
n=coeficiente de rugosidad
Pérdida de carga (m)
Altura total para bomba
260
0,011
20,21214
130
17,5754
1202,894
Con esto, la potencia de bombeo necesaria es de 3676 kW.
Depósito superior y embalse inferior
Para determinar la mejor opción, se ha hecho una serie de combinaciones (introduciendo
cada uno de los cálculos anteriormente descritos) entre las posibles horas de funcionamiento de
la central y los diferentes tamaños de depósitos superiores que pueden construirse. El volumen
del embalse inferior está un 20% sobredimensionado con respecto al volumen de bombeo. La
siguiente tabla muestra cada una de estas combinaciones:
101
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Central hidráulica reversible de 5000 kW
Horas de turbinación V. dep. superior m3 V. dep. inferior m3 Q bombeo m3/s Pot de bombeo kW
3
4000
3777
0,52
5150
3
6000
1377
0,13
1215
3
8000
0
0
0
3
10000
0
0
0
4
4000
6637
0,92
8582
4
6000
4237
0,39
3676
4
8000
1837
0,13
1215
4
10000
0
0
0
5
4000
9496
1,31
12257
5
6000
7096
0,65
6131
5
8000
4696
0,32
3062
5
10000
2296
0,13
1215
V. a rellenar m3
V. aporte del río 12h
223
3714,075
4623
3714,075
8000
3714,075
10000
3714,075
0
3714,075
1763
3714,075
6163
3714,075
10000
3714,075
0
3714,075
0
3714,075
3304
3714,075
7704
3714,075
Combinaciones entre horas de funcionamiento y tamaños de almacenaje
En el punto 5 de la memoria se describe detalladamente el procedimiento seguido para
seleccionar la alternativa más adecuada, que es de 4 horas funcionando a plena carga con un
depósito superior de 6000 m3.
Por tanto, el depósito superior tendrá un volumen de 6000 m3 y el embalse inferior un
volumen de 4237 m3.
102
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
RESUMEN DE LOS CÁLCULOS
Turbinación
Longitud tubería (m)
2600
Cota depósito superior (m)
Cota depósito inferior (m)
Cota Eje de turbina (m)
1325
401
419
Volumen depósito superior (m3)
Potencia turbinación(kW)
Salto neto (m)
6000
5000
906
rendimiento equipo
V agua en tubería (m/s)
0,85
2
Caudal equipamiento (m3/s)
Área tubería forzada (m2)
Diámetro tubería forzada (m)
0,66
0,33
0,649
Energía producida (kWh)
En. almacenada en dep. (kWh)
20000
12591,14
Pérdidas de carga
Pérdidas de carga singulares (m) 10%
Pérdidas de carga según Manning
n=coeficiente de rugosidad
Pérdida de carga (m)
Pérdidas de carga según Hazen Williams
n=coeficiente de rugosidad
Pérdida de carga (m)
Altura total para bomba
260
0,011
20,21214
130
17,5754
1202,894
103
APROVECHAMIENTO HIDROEÓLICO
EN LA ISLA DE LA PALMA
Bomba
Rendimiento de bomba
Potencia bombeo kW
0,8
3676,435
Horas requeridas al 100%
4,00
Horas de funcionamiento con depósito superior 100%
2,52
Volumen de agua a bombear desde el inferior (m3)
Volumen depósito inferior (m3)
Caudal bombeado (m3/s)
Diámetro de tubería de bombeo (m)
3530,515
4236,618
0,39
0,50
104