UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
ESTUDIO DE FACTIBILIDAD: F ACTIBILIDAD: CENTRAL EOLICA EN ICA PROFESOR
:
ALUMNOS
:
Ing. Sarmiento Sarmiento Enrique
-
Amaya Vite Alberto
20102006B
-
Sosa Retamoso Hernán
20102512k
-
Ccanchi Espinoza Johnny
-
Perez Neyra Jhordan
SECCION: A
2013-II
20090125G 20104021I
INDICE INTRODUCCION ..............................................................................................................................
2
OBJETIVOS ......................................................................................................................................
3
PLANEAMIENTO DEL ESTUDIO DE FACTIBILIDAD ............................................................... ESTUDIO DE MERCADO ...............................................................................................................
4 5
ESTUDIO BASICO DE RECURSOS EOLICOS EN EL PERU ............................................. POTENCIAL EOLICO DE LA ZONA ...................................................................................
10
ANALISIS DE DATOS ESTADISTICOS ESTADISTICOS Y GRAFICOS GRAFICOS ........................................................... SISTEMA DE IDENTIFICACION .................................................................................................
9
13 13
PRESENTACION DEL PROYECTO DESDE EL PUNTO DE VISTA DE INGENIERIA ..... 14 CONCEPTO DE PROYECTO ......................................................................................................
24
ANALISIS FISICO ..........................................................................................................................
24
SOLUCIONES A USAR .................................................................................................................
26
IMPACTO AMBIENTAL .................................................................................................................
26
ANALISIS ECONÓMICO: ECONÓMICO:..............................................................................................................
30
CONCLUSIONES ...........................................................................................................................
42
RECOMENDACIONES ..................................................................................................................
52
BIBLIOGRAFIA ...............................................................................................................................
52
1
INDICE INTRODUCCION ..............................................................................................................................
2
OBJETIVOS ......................................................................................................................................
3
PLANEAMIENTO DEL ESTUDIO DE FACTIBILIDAD ............................................................... ESTUDIO DE MERCADO ...............................................................................................................
4 5
ESTUDIO BASICO DE RECURSOS EOLICOS EN EL PERU ............................................. POTENCIAL EOLICO DE LA ZONA ...................................................................................
10
ANALISIS DE DATOS ESTADISTICOS ESTADISTICOS Y GRAFICOS GRAFICOS ........................................................... SISTEMA DE IDENTIFICACION .................................................................................................
9
13 13
PRESENTACION DEL PROYECTO DESDE EL PUNTO DE VISTA DE INGENIERIA ..... 14 CONCEPTO DE PROYECTO ......................................................................................................
24
ANALISIS FISICO ..........................................................................................................................
24
SOLUCIONES A USAR .................................................................................................................
26
IMPACTO AMBIENTAL .................................................................................................................
26
ANALISIS ECONÓMICO: ECONÓMICO:..............................................................................................................
30
CONCLUSIONES ...........................................................................................................................
42
RECOMENDACIONES ..................................................................................................................
52
BIBLIOGRAFIA ...............................................................................................................................
52
1
INTRODUCCION El Perú tiene la electricidad más barata de América Latina, sin embargo, casi toda la energía que utilizamos proviene de fuentes no renovables que representan aproximadamente el 80% de la energía mundial y generan emisiones y residuos que degradan el ambiente. Aunque el país posee un gran potencial para el aprovechamiento de las energías renovables como la solar, hidráulica, biomasa, geotérmica y eólica; aún hace falta promover un desarrollo energético sustentable en términos de crecimiento económico, equidad social y protección del ambiente. La energía eólica, por ejemplo, tiene un potencial para ahorrar 0.75 toneladas de CO2 por cada megavatio (MW) sin producir emisiones de gases contaminantes a la atmósfera. Esta fuente energética no sólo contribuiría con el ambiente, sino que además permitiría ahorrar costos al sistema eléctrico peruano. Según el atlas eólico, elaborado por encargo del Ministerio de Energía y Minas, el Perú cuenta con un potencial disponible de 22,000 MW, especialmente en las regiones de Ica y Piura, para la construcción y operación de los parques eólicos y aerogeneradores aislados. Para la Asociación Latinoamericana de Energía Eólica, Brasil es el país con mayor MW instalados en América Latina (247 MW), seguido por México (88 MW) y Costa Rica (74 MW); mientras que países como Estados Unidos (25,369 MW) y Alemania (23,900 MW) son los que lideran la implementación de energía eólica. Por otro lado, el Perú cuenta con menos de 1 MW, distribuido en Malabrigo (250 kilovatios), situado en el norte del país, y San Juan de Marcona (450 kilovatios) en el sur; donde el potencial eólico puede alcanzar velocidades de 8 metros por segundo.
2
OBJETIVOS -
Diseñar un central eólica para el abastecimiento de la provincia de Nazca.
-
Disminuir las emisiones de CO 2 en la generación de la energía eléctrica.
-
Aprovechar los recursos naturales de la región.
3
PLANEAMIENTO DEL ESTUDIO DE FACTIBILIDAD El estudio de factibilidad se ha desarrollado en base a un plan de trabajo, el cual se indica acontinuación: FORMACION DEL GRUPO ANALISIS DE NECESIDADES
11/09/2013 12/09/2013
11/09/2013 16/09/2013
ELECCION DE PROYECTO
16/09/2013
16/09/2013
RECOPILACION DE INFORMACION
16/09/2013
18/09/2013
ESTUDIO DE MERCADO
19/09/2013
25/09/2013
DATOS DE MINEM, OSINERG E INEI
19/09/2013
21/09/2013
DATOS DEL POTENCIAL EOLICO DEL PERU
21/09/2013
21/09/2013
PLANEAMIENTO DEL PROYECTO
23/09/2013
23/09/2013
PRESENTACION DEL PROYECTO DESDE EL PUNTO
25/09/2013
26/09/2013
30/09/2013
30/09/2013
CONCEPTO DE PROYECTO
01/10/2013
02/10/2013
ENTREGA DEL SEGUNDO AVANCE: ESTUDIO DE
02/10/2013
02/10/2013
ANALISIS FISICO
03/10/2013
09/10/2013
ANALISIS ECONOMICO
09/10/2013
15/10/2013
ANALISIS FINANCIERO
15/10/2013
23/10/2013
ENTREGA DEL ESTUDIO DE FACTIBILIDAD
23/10/2013
23/10/2013
DE VISTA DE INGENIERIA ENTREGA DEL PRIMER AVANCE: PLANEAMIENTO DEL PROYECTO
MERCADO
4
ESTUDIO DE MERCADO El estudio de mercado se ha realizado en base a información de estudios estadísticos de MINEM, OSINERG e INEI. Tabla N° 01: Consumo de energía eléctrica per cápita y participaciones por regiones Región
Amazonas
Población
Participación
Consumo de
Partici-
Consumo de E.E.
habitantes
%
E. E.
pación
Percápita
GWh
%
KWh/hab
413314
1.4
39.79
0.1
96.3
1116265
3.8
1493.71
4.7
1338.1
Apurímac
446813
1.5
101.39
0.3
226.9
Arequipa
1218168
4.1
2452.6
7.7
2013.4
Ayacucho
650718
2.2
107.32
0.3
164
Cajamarca
1500584
5.1
912.32
2.9
608
Callao
941268
3.2
1621.31
5.1
1722.5
Cusco
1274742
4.3
813.79
2.6
638.4
Huancavelica
475693
1.6
246.69
0.8
518.6
Huánuco
826932
2.8
156.84
0.5
189.7
Ica
747338
2.5
1939.38
6.1
2595
Junín
1301844
4.4
881.45
2.8
677.1
La Libertad
1746913
5.9
1385.99
4.4
793.4
Lambayeque
1207589
4.1
573.9
1.8
475.2
Lima
9113684
30.9
13395.94
42.1
1469.9
Loreto
983371
3.3
1031.45
3.2
1048.9
Madre de dios
121183
0.4
39.48
0.1
325.8
Moquegua
171155
0.6
1842.41
5.8
10764.6
Pasco
292955
1
647.71
2
2211
Piura
1769555
6
1002.02
3.2
566.3
Puno
1352523
4.6
383.13
1.2
283.3
San Martín
782932
2.7
184.97
0.6
236.3
Tacna
320021
1.1
193.71
0.6
605.3
Tumbes
221498
0.8
135.05
0.4
609.7
Ucayali
464875
1.6
202.53
0.6
435.7
29461933
100
31784.88
100
1078.8
Ancash
Total
Fuente: Documento del INEI "Estimaciones y Proyecciones" 1995
–
2025
5
Tabla N° 02: Estadística eléctrica por regiones Generación
Región
Amazonas
POTENCIA INSTALADA
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
2010 (MW)
2010 (GWh)
Mercado
Uso
Total
Eléctrico
Propio
Mercado
Uso Propio
Total
Eléctrico
16.66
2.3
18.95
55.35
0.64
55.98
345.84
85.3
431.14
1567.05
99.88
1666.93
Apurímac
6.59
9.9
16.49
36.44
0.19
36.63
Arequipa
294.56
84.7
379.26
939.04
52.67
991.71
Ayacucho
5.73
5.73
11.71
Ancash
11.71
Cajamarca
178.97
40.35
219.32
805.3
8.53
813.83
Callao
563.94
44.09
608.03
3418.24
71.73
3489.97
Cusco
112.77
40.71
153.48
746.2
91.2
837.4
1017.45
5.32
1022.7
7072.85
11.78
7084.63
0.43
16.24
16.67
1.33
29.59
30.92
Ica
165.47
60.53
226
58.58
120.63
179.21
Junín
395.49
43.12
438.6
2082.25
124.33
2206.58
La libertad
102.2
113.04
215.24
156.13
140.23
296.36
Lambayeque
28.05
49.31
77.36
23.72
79.28
103
2734.63
207.6
2942.2
11361.39
314.45
11675.84
Loreto
69.03
295.91
364.94
276.38
793.6
1069.98
Madre de dios
15.13
15.13
4.98
Huancavelica Huánuco
Lima
Moquegua
4.98
410.27
28
438.27
1566.99
54.54
1621.53
Pasco
139.8
28.64
168.44
698.74
94.48
793.22
Piura
260.79
75.13
335.91
904.34
125.29
1029.64
Puno
135.35
15.24
150.59
616.49
10.96
627.45
48.72
2
50.72
178
36.2
0.56
36.76
100.15
0.16
100.31
Tumbes
18.88
7.34
26.22
47.92
12.86
60.77
Ucayali
234.27
7.7
241.97
778.96
7.59
786.55
TOTAL
7337.22
1262.98
8600.2
33508.51
2244.63
35753.14
San Martin Tacna
178
6
Tabla N° 03: Venta de energía eléctrica instalada por provincia DEPARTAMENTO ICA: VENTA DE ENERG A EL CTRICA INSTALADA POR PROVINCIA, SEGÚN TIPO DE CONSUMO : 2006 - 2008 ( Mega Watt hora ) TIPO DE
TOTAL
VENTA DE ENERGIA
CONSUMO ICA
PISCO
CHINCHA
NASCA
2007 TOTAL
514468
239521
67734
164554
42659
14198
7222
2337
2398
2241
DOMESTICO
119560
56634
20579
28626
13721
COMERCIAL
53085
25526
8460
12905
6194
AGROPECUARIO
151650
113078
7231
30982
359
INDUSTRIAL
175975
37061
29127
89643
20144
548597
257934
71562
171086
48015
16450
8452
2403
2557
3038
DOMESTICO
134878
62836
23671
31865
16506
COMERCIAL
59978
28739
9144
15291
6804
AGROPECUARIO
164445
118065
8492
37405
483
INDUSTRIAL
172846
39842
27852
83968
21184
PUBLICO
2008 TOTAL PUBLICO
De acuerdo a esta tabla, la demanda de energía eléctrica en el sector doméstico va aumentando cada año, por eso en la siguiente tabla, se muestran las estimaciones de demanda de energía eléctrica para los futuros años.
7
Tabla N°04: Detalle de la producción de demanda de energía, por nivel de tensión Demanda de Energía USUARIOS MENORES(MWh) AREA DEMANDADA NASCA
EMPRESA EN AREA 8 NIVEL DE TENSION MT+BT
AÑO
MT
BT
DEMANDA NASCA MT+BT
2010
38598.77
30887.82
69486.59
69486.59
2011
44891.49
33156.21
78047.7
78047.7
2012
51345.76
35569.79
86915.55
86915.55
2013
58708.72
38132.35
96841.07
96841.07
2014
66802.32
40847.83
107650.15
107650.15
2015
75493.99
43720.41
119214.4
119214.4
2016
85059.83
46754.47
131814.3
131814.3
2017
95606.68
49954.63
145561.31
145561.31
2018
107253.89
53325.79
160579.68
160579.68
2019
120135.69
56873.1
177008.79
177008.79
2020
134402.46
60602.06
195004.52
195004.52
2021
150224.6
64518.44
214743.04
214743.04
2022
167794.11
68628.4
236422.51
236422.51
8
ESTUDIO BASICO DE RECURSOS EOLICOS EN EL PERU El Perú ya cuenta con un mapa eólico que permitirá brindar información sobre el potencial eólico del país, herramienta muy útil para la ejecución de proyectos. La elaboración de este mapa estuvo a cargo de la Empresa Telemática y Consorcio Meteosim Trweind – Latin Bridge Business. Este moderno sistema de información que permitirá conocer con precisión los lugares más apropiados en el territorio nacional para instalar centrales eólicas, al ofrecer información completa de la velocidad del viento y la densidad de potencia a tres alturas sobre el suelo (50,80 y 100 metros), a nivel nacional y regional. De este modo se dará un gran impulso a los proyectos orientados a la utilización de esta forma de energía renovable, que hoy despierta particular interés a nivel mundial.
9
POTENCIAL EOLICO DE LA ZONA Según el Atlas Eólico del Perú los departamentos de Ica y Piura, situados en la costa, son las regiones que cuentan con el mayor potencial aprovechable, con 9.144 MW y 7.554 MW respectivamente, existiendo registros de viento de 5 a 7 m/s.
Velocidad del viento del Perú a 80m
10
Fig N°02: Atlas eólico del Perú, Ica
Del mapa eólico del Perú, se aprecia que hay zonas donde se puede aprovechar este recurso, sin embargo aún no se han desarrollado este tipo de centrales. A continuación se muestran las principales centrales eléctricas en el Perú
11
Fig. N°03: Principales centrales eléctricas
12
ANALISIS DE DATOS ESTADISTICOS Y GRAFICOS I.
Ica tiene una participación en el consumo de energía eléctrica del 6.1 %, siendo el tercer departamento con mayor consumo.
II.
En cuanto a generación Ica, produce 179.21 GWh, alrededor del 0.5 % del total a nivel nacional.
III.
De los datos de OSINERG la demanda de energía eléctrica aumentaría en forma estimada de 121540 MWh a 262424 MWh, alrededor del 215 %.
IV.
De la tabla, se comprueba que Ica es el departamento donde más potencia se puede aprovechar del viento.
V.
La velocidad media del viento en el sector de Nazca es de 7 – 8 m/s.
VI.
En comparación con las centrales térmicas, las centrales eólicas producen menos emisiones de CO 2.
SISTEMA DE IDENTIFICACION El proyecto se basa en el diseño de una central eólica en el departamento de Ica, provincia de Nazca. Existen centrales térmicas, las cuales no sólo contaminan el ambiente, sino que tienen una baja eficiencia, pero aun así son requeridos para proveer de energía a la zona. -
Aumento rápido de la población, lo cual genera que aumente el sector industrial, y por consecuencia aumente la demanda de energía eléctrica.
-
Disminución en las emisiones de CO 2.
-
Contar que distintas formas de generación de energía eléctrica, ya que en el Perú sólo hay centrales hidráulicas y centrales térmicas.
13
PRESENTACION DEL PROYECTO DESDE EL PUNTO DE VISTA DE INGENIERIA Los álabes que más se usan en todas las instalaciones de energía eólica construidas es la turbina eólica de tres álabes, cuya construcción está basada en el esquema clásico Danés. Componentes de un aerogenerador 1. Aspas Deben cumplir una serie de objetivos, entre las cuales está maximizar la energía obtenida mediante un diseño aerodinámico apropiado, resistir cargas extremas y minimizar peso y costo.
2. Sistemas de generación con y sin caja multiplicadora Un
aerogenerador
con
caja
multiplicadora
es
el
equipo
mayormente
comercializado. Las aspas captan la energía del viento y transmiten el giro rotacional hacia un eje que está conectado al generador eléctrico mediante la caja multiplicadora (engranajes) que incrementa el número de revoluciones traspasadas desde el rotor hacia el generador eléctrico que es encuentra a alta velocidad.
14
Los generadores sin caja multiplicadora usan un sistema de transmisión directa, empleando generadores multipolo de baja velocidad en combinación con velocidad variable del rotor y pitch control. Este tipo de aerogeneradores evita el uso de aceite lubricante para el sistema de engranaje, lo cual es una ventaja en la operación y mantención.
3. Sistemas de Control Los aerogeneradores poseen diferentes sistemas de control encargados de cumplir con los parámetros exigidos tales como voltaje, frecuencia, potencia activa y reactiva. Operan según criterio de seguridad y de maximización de potencia generable. 15
Los sistemas de control se traducen físicamente en computadoras dentro de las cuales se anidan los programas capaces de actuar sobre los distintos mecanismos después de haber analizado en tiempo real las variables pertinentes a la operación del aerogenerador. 4. Góndola Con excepción de las aspas, el buje y la torre, los demás componentes de un aerogenerador son situados sobre la torre en un compartimiento cerrado comúnmente denominado “góndola”.
5. Torre Es la estructura que soporta el rotor y la góndola. Pueden ser de acero, de hormigón o de celo0sía. Las torres de celosía poseen menor costo debido a que utilizan menor cantidad de material en su construcción, sin embargo, por su apariencia, prácticamente han desaparecido en los aerogeneradores modernos como las torres tubulares ancladas con tensores.
Para poder cumplir con los requerimientos de carga, resulta necesario regular la turbina, es decir, conservar la potencia generada y el número de revoluciones, independiente de la velocidad del viento.
16
No se puede utilizar toda la energía del viento que atraviesa el área del rotor de los aerogeneradores. Si se pudiera captar toda la potencia de todos los tipos de viento, incluso la de los vientos tempestuosos (velocidades mayores a 50 m/s), se obtendría una producción anual sumamente alta. Pero si esto se realizara, se tendría que hacer una construcción sumamente robusta y elegir un generador muy potente, lo cual conllevaría a que nuestra instalación de energía eólica sea excesivamente pesada y costosa. Asimismo, el periodo de trabajo a máxima carga resultaría pequeño, lo cual se puede observar a partir de las curvas de repetitividad de la velocidad del viento. Por otro lado, la energía necesaria para el usuario es una cantidad casi constante e igual todos los días; en consecuencia, la máxima energía que está en posibilidades de dar la central eléctrica en el corto tiempo (cuando se produzcan estos vientos) pueda ser, en general, no aprovechada por nadie. Finalmente, el aerogenerador diseñado para trabajar a vientos tempestuosos tendría una eficiencia muy baja cuando la velocidad del viento disminuya. Por eso, la velocidad del viento para el cálculo es la velocidad promedio anual en el lugar de la central eléctrica. A continuación mostramos la clasificación de las velocidades de viento, la cual usaremos para determinar el aerogenerador más conveniente.
17
Los aerogeneradores escogidos en esta oportunidad provienen de la empresa alemana Enercon y de la empresa Vestas, cuyo origen fue en Dinamarca, pero ahora tiene una gran influencia en el mercado latinoamericano. Las posibilidades geográficas, entre las cuales se encuentra que el nivel de aire óptimo está en el rango de los 80 m. Haremos una comparación entre dos aerogeneradores de la empresa Enercon y un aerogenerador de la empresa Vestas: Características Potencia nominal (25m/s): Diámetro del rotor:
E-42
E-70
V112
800 kW
2.300 kW
3.300 kW
48 m
71 m
112 m
Altura de buje en metros 50 m / 60 m / 76 m
57 / 64 / 74 / 85 / 98 / 113 IEC/EN IA e
84 / 94
Clase de viento (IEC):
IEC/NVN IIA
7 m/s
180 kW
400 kW
900 kW
8 m/s
275 kW
626 kW
1300 kW
9 m/s
400 kW
892 kW
1900 kW
10 m/s
555 kW
1223 kW
2500 kW
IEC/EN IIA
IEC IIA
18
También vamos a realizar una comparación entre tres aerogeneradores de eje vertical, que, si bien no son muy usados en la industria actual, presentan ciertas ventajas frente a los aerogeneradores de eje horizontal, y pueden ser útiles en ciertas situaciones:
No necesitan sistema de arranque o sistema de frenado.
La velocidad mínima es, generalmente, 1 m/s, mientras que los aerogeneradores de eje horizontal es de 3 m/s.
Requieren un mantenimiento mínimo y de mayor facilidad.
Presentan un menor ruido.
Se integran con mayor facilidad en medios urbanos y aislados, debido a su poco espacio geográfico.
Son respetuosos con la fauna, sin riesgo para las aves. Características
Zibo CatWind
KliuxEnergies
Aeolos-V 10kW
Potencia nominal:
5 kW
4 kW
10 kW
Diámetro del rotor:
4m
2.36
3m
11 m
10 m
14 m
Clase de viento (IEC):
IEC/NVN IA
IEC/NVN IA
IEC IA
Voltaje de salida
220/380 V
230 V
300/380 V
7 m/s
2.5 kW
1.103 kW
6.552 kW
8 m/s
2.9 kW
1.684 kW
7.24 kW
9 m/s
3.2 kW
2.394 kW
8.53 kW
10 m/s
4.35 kW
3.22 kW
9.74 kW
Altura de buje en metros
Respecto al primer gráfico, se observa que en el segundo aerogenerador hay un mayor rango de altura, el cual varía de 57 a 113 m, en el primero su altura máxima es de 76 m, y en la turbina V112 su altura máxima es de 94 m. Para esta característica el segundo aerogenerador es más versátil, ya que los estudios del viento varían, para un estudio más profundo se podría encontrar que el viento más aprovechable está por encima de los 100 m.
19
Otro factor importante es la potencia generada de acuerdo a la velocidad del viento. En esta característica se observa que el de mayor desempeño es el aerogenerador de la empresa Vestas, el cual daría entre 1300 y 1900 kW, ya que la velocidad promedio está entre los 8 y 9 m/s. Un factor que desfavorece al V112 es el hecho que el diámetro del rotor sea de 112 m el cual ocuparía bastante terreno, así mismo, su costo de fabricación es más elevado que el del E-40 y E-70. Un factor de ventaja para el E-70 es que puede estar entre los rangos de viento IEC IA y IEC IIA, lo cual lo haría rentable en días de poco viento, a diferencia de los otros dos aerogeneradores que solo son óptimos en IEC IA. Para el segundo cuadro, podemos observar que la potencia generada y el voltaje necesario son mucho menores que los producidos en los generadores de eje horizontal. Observamos que las dimensiones son menores, los cuales pueden ser una gran ventaja debido al menor espacio geográfico necesario. ÁREA A OCUPAR POR LOS AEROGENERADORES Los principales componentes de un proyecto eólico son:
Uno o varios aerogeneradores, eventualmente con trasformadores separados.
Cables internos subterráneos entre los aerogeneradores y hasta el punto de conexión a la red eléctrica o subestación.
Transformador o subestación eléctrica.
Caminos de acceso.
Caseta de control.
Estación meteorológica con uno o más equipos de monitoreo de viento.
Nuestro proyecto eólico va a estar configurado por más de un aerogenerador, los cuales deben estar colocador a una distancia adecuada los unos de los otros, para que no se interfieran entre si, desde el punto de vista aerodinámico y para optimizar el uso del terreno disponible en función de la exposición al viento. Como norma general, y en la medida que la topografía lo permita, la separación entre aerogeneradores en un parque eólico es de 5 a 9 diámetros de rotor en la dirección de los vientos dominantes, y de 3 a 5 diámetros de rotor en la dirección perpendicular a los vientos dominantes. 20
Si bien el área total de los parques puede ser significativa, solo entre el 1% y el 3% de dicha área es ocupada por los aerogeneradores, pudiéndose desarrollar otras actividades en el resto del área, tales como agricultura o ganadería. De acuerdo a este esquema, y considerando que buscamos 10 MW de potencia en el bosque eólico, para el E-40 necesitaríamos 36 aerogeneradores, con el E-70 necesitaríamos 16 turbinas, y para el V-112 necesitaríamos 8 aerogeneradores. Vamos hacer el estudio del E-70 y del V-112, ya que el E-48 queda descartado por el gran número de aerogeneradores, lo cual implica una mayor inversión. Para el V-112 hacemos una formación de 2 filas de aerogeneradores, con cuatro en cada una, lo cual ocupa 98D 2, lo cual sería unas 124 hectáreas aproximadamente, incluido la subestación. Para el E-70 hacemos una formación similar al ejemplo, tres filas de aerogeneradores, la primera y la tercera con 5 y la segunda con 6 turbinas, que ocupa 280D 2, y serían 142 hectáreas incluida la subestación. Con estos datos el aerogenerador ideal sería el V-112.
CONSIDERACIONES DE CONSTRUCCIÓN Por su parte, por medio de cables subterráneos, los aerogeneradores se encuentras conectados a un transformador o subestación eléctrica desde la cual el parque se conecta 21
al sistema eléctrico donde se entre la energía. La necesidad de una subestación para el parque eólico dependerá del tamaño del parque y de las características de la red eléctrica a la cual se conecta, siendo más probable su requerimiento en grandes parques eólicos. A continuación mostramos una subestación eléctrica:
Una consideración especial que se tiene que evaluar es el impacto en la fase de construcción, a continuación mostramos ciertos impactos de carácter temporal:
Emisiones de polvo por la construcción de caminos o fundaciones de los aerogeneradores y el transporte.
Emisiones de material particulado, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono por el aumento del uso de vehículos.
Pérdida de vegetación y alteración de fauna por la construcción de caminos de los aerogeneradores. Se debe evaluar la necesidad de compensar este impacto.
Generación de residuos sólidos (madera, escombros, papel, plásticos, etc.), los cuales tendrán que ser adecuadamente reciclados o removidos para no generar contaminación.
Generación de ruido durante la construcción, por lo tanto es necesario evaluar la legislación respectiva y qué tan lejos de la población se encuentra el proyecto.
Impacto vial por el traslado de los equipos en camiones de gran envergadura.
Para la etapa de construcción es necesario tener en consideración lo siguiente: 22
Es necesario disponer de un acceso adecuado al lugar de emplazamiento, y eso considera el mejoramiento o creación de los accesos que se requieran.
El número de viajes que deben hacer los camiones para el montaje de un aerogenerador depende del procedimiento de montaje y del tamaño del aerogenerador. En general, para aerogeneradores mayores se puede suponer: 1 viaje para cada aspa, 1 viaje para el buje, 1-2 viaje para la góndola y el generador, 2-3 viajes para una torre de acero de hasta 70 m, 4-5 viajes para una torre de acero entre 70-90 m y 5-7 viajes para una torre de acero entre 80-110 m.
El montaje de los aerogeneradores se realiza a través de grúas móviles cuyo tamaño depende de la dimensión del aerogenerador. A modo de referencia, para un aerogenerador de 1800 kW se requiere de una grúa principal que debe tener una capacidad aproximada de entre 300-400 toneladas y una grúa adicional de aproximadamente 120 toneladas. Para nuestro caso, que es una turbina de 3300 kW, necesitaríamos una grúa de 500 toneladas.
Es importante señalar que la cimentación sobre la cual se establezca la torre debe resistir las fuerzas en condiciones adversas, como por ejemplo en tormentas, donde la velocidad del viento aumenta.
23
CONCEPTO DE PROYECTO Soluciones: 1. Usar aerogenerador E-70, de 2300 KW, generando de 400 a 890 KW en el rango de velocidades de 7 a 9 m/s. 2. Usar aerogenerador V-112 de 3300 KW, generando de 900 a 1900 KW en el rango de velocidades de 7 a 9 m/s. 3. Usar aerogenerador E-42 de 800 KW, generando de 180 a 400 KW en el rango de velocidades de 7 a 9 m/s. 4. Usar 2 aerogeneradoresSWT-2.3-108 de 2300 KW y 2 - SWT-3.15-108. 5. Usar aerogeneradores HW77 de 1500 kW, con un sistema de control tipo PLC. 6. Usar aerogeneradores de eje vertical Zibo CatWind, KliuxEnergies, Aeolos-V 10 Se usarán transformadores
de 0,69kV/20kV para cualquier de los casos de
aerogeneradores.
ANALISIS FISICO A. Potencia generada por aerogenerador: Este criterio compara la potencia
nominal de los aerogeneradores. B. Conocimiento técnico: Este criterio analiza si se cuenta con el conocimiento
necesario para poder realizar esta solución. C. Equipos necesarios para su fabricación: Este criterio filtra las alternativas
analizando si la empresa o institución cuenta con la maquinaria suficiente para ejecutar el proyecto. D. Facilidad de construcción: Este criterio evalúa si la empresa cuenta con el
personal capacitado para la elaboración del producto. E. Facilidad de servicio de mantenimiento:Si los aerogeneradores pueden recibir
mantenimiento fácilmente o requiere de servicios especiales. F. Necesidad de un especialista:Este criterio analiza si la empresa necesita
contratar a un especialista para poder desarrollar la tecnología no conocida. G. Velocidad nominal del viento: Este criterio analiza y compara el rango de
velocidades en las que están diseñadas. 24
H. Cantidad de aerogeneradores a usar: Este criterio compara cuantitativamente
los aerogeneradores a usarse. I.
Disponibilidad de materiales en el mercado nacional:Este criterio evalúa las soluciones desde el punto de vista de que se pueda trasladar los materiales con relativa facilidad al Perú.
J.
Disponibilidad de una puesta a tierra: Aquí se ve si la estructura a construir cuenta con un sistema de puesta a tierra acorde con la norma respectiva.
CRITERIOS
SOLUCIONES
S1
S2
S3
S4
S5
S6
A
4
5
2
5
4
1
B
3
4
4
4
4
3
C
3
3
3
3
3
3
D
4
4
4
4
4
4
E
3
2
3
2
3
3
F
1
3
2
4
3
3
G
3
4
4
4
4
3
H
4
5
1
5
5
1
I
3
3
4
3
4
3
J
4
4
4
4
4
4
3.2
3.7
3.1
3.8
3.8
2.8
25
SOLUCIONES A USAR S2: Usar aerogenerador V-112 de 3300 KW, generando de 900 a 1900 KW en el rango de velocidades de 7 a 9 m/s. Fabricante: VESTAS
S4: Usar 2 aerogeneradores SWT-2.3-108 de 2300 KW y 2 - SWT-3.15-108. Fabricante: Siemens
S5: Usar aerogeneradores HW77 de 1500 kW, con un sistema de control tipo PLC. Fabricante: Hewind
IMPACTO AMBIENTAL Los sistemas de energías renovables en general son de mucho beneficio debido a que no hay subproductos de gases contaminantes como es el caso de las plantas de energía convencionales. Se muestra en la siguiente tabla una equivalencia en la producción de gases contaminantes para dos tipos de plantas de generación de energía, a base de carbón y gas, con los sistemas eólicos. Gas contaminante Óxidos de azufre Óxidos de nitrógeno Sólidos Dióxido de carbono
Turbinas
Carbón
Gas
1.2
0.004
0
2.3
0.002
0
0.8
0
0
865
650
0
eólicas
Producción de gases contaminantes en kg/MW-h
Sin embargo, en el caso de sistemas eólicos, existen efectos nocivos sobre el medio ambiente no relacionados con la emisión de gases contaminantes. El impacto negativo sobre el medio ambiente de las turbinas eólicas puede ser clasificado en las siguientes categorías: • Interacción con aves 26
• Impacto visual sobre el paisaje • Ruido producido
INTERACCIÓN CON AVES Las aves colisionan a menudo con líneas aéreas de alta tensión, mástiles, postes y ventanas de edificios. Sin embargo, rara vez se ven molestadas por los aerogeneradores. Estudios de radar en Tjaereborg, en la parte occidental de Dinamarca, donde hay instalado un aerogenerador de 2 MW con un diámetro de rotor de 60 metros, muestran que las aves (bien sea de día o de noche) tienden a cambiar su ruta de vuelo unos 100200 metros antes de llegar a la turbina, y pasan sobre ella a una distancia segura. En la figura inferior se muestran estadísticas de decesos de aves. El único emplazamiento conocido en el que existen problemas de colisión de aves está localizado en Altamont Pass, en California. Las colisiones no son comunes ahí, aunque la preocupación es mayor dado que las especies afectadas están protegidas por ley.
Estadística de deceso de aves
27
IMPACTO VISUAL SOBRE EL PAISAJE Comparado con los otros efectos sobre el medio ambiente, el impacto visual es el menos cuantificable pues depende en gran medida de la situación geográfica del emplazamiento. Algunos factores a tener en cuenta para el diseño del emplazamiento son el orden, la armonía con el paisaje, la continuidad en los contornos de la geografía, color. En áreas llanas suele ser una buena idea situar las turbinas en una distribución geométrica simple, fácilmente perceptible por el espectador. Las turbinas situadas equidistantemente a lo largo de una línea recta es una buena solución. Sin embargo, existen límites a la utilidad de ser dogmáticos sobre la utilización de patrones simples. En paisajes con fuertes pendientes, rara vez es viable la utilización de un patrón simple, y suele ser mejor hacer que las turbinas sigan los contornos de altitud del paisaje, o loscercados u otras características del paisaje. RUIDO PRODUCIDO El ruido producido es uno de los efectos de los aerogeneradores que más se ha estudiado, el ruido se define de manera práctica como sonido no deseado y sus efectos pueden clasificarse en 3 categorías generales: • Efectos subjetivos que incluyen intranquilidad e insatisfacción. • Interferencia con actividades como conversar, dormir, atender clases, etc. • Ef ectos fisiológicos como ansiedad permanente y pérdida de la capacidad auditiva.
En la mayoría de los casos, los niveles de ruido asociados al medio ambiente producen efectos en las dos primeras categorías. Sólo para casos de trabajadores en plantas industriales o personal que labora cerca de aviones pueden experimentar efectos en la tercera categoría de no tomar las previsiones debidas. Las turbinas de viento normalmente están situadas en lugares aislados y lejos de grandes concentraciones urbanas, sin embargo en el caso de pequeños sistemas cercanos a personas los efectos del ruido pueden ser nocivos y debe tenerse en cuenta el nivel de ruido como parámetro de diseño para pequeñas turbinas de viento. 28
La principal fuente de ruido en los aerogeneradores proviene de las puntas de los álabes los cuales generan turbulencia y en consecuencia un ruido constante que se incrementa con la velocidad. La otra fuente principal procede del generador, la caja multiplicadora y las conexiones, y puede ser fácilmente reducido mediante técnicas convencionales. Diferentes formas de disminuir el ruido incluyen diseños especiales para las transmisiones en la parte de los dientes y un adecuado diseño aerodinámico de los álabes para disminuir la turbulencia inducida por el movimiento.
Mapa de ruido de un aerogenerador
Para el caso de nuestra central eólica, el objetivo va a ser construirla lejos de la población de Marcona.
29
ANALISIS ECONÓMICO: Para realizar el análisis económico analizaremos cada solución seleccionadas en el análisis físico. El cálculo de costos parte del análisis de 3 gastos, que son:
El precio del aerogenerador que depende la marca y el número de unidades a usar.
El precio de la obra civil que incluye:
La construcción de caminos, pistas para el traslado de equipos y maquinaria.
Plataformas de montaje para situar las grúas y acopios junto a las torres para la evaluación de equipos.
Cimentación para la base de concreto armado de los aerogeneradores.
El precio de las obras electromecánicas que incluye la construcción de zanjas subterráneas para los cables eléctricos entre las torres y la subestación transformadora, también la construcción de un adecuado sistema de puesta a tierra.
1. Precio del aerogenerador: Los aerogeneradores que se usarán en el parque eólico en Ica son del tipo rotor tripala, los cuales producen una potencia nominal diferente para cada solución. Están diseñados para operar a temperaturas ambientales exteriores comprendidas en el rango -20°C y +40°C que fácilmente pueden trabajar en la zona del desierto de Ica. Además son capaces de operar en condiciones de humedad relativa del 95 % de forma continuada.
Solución 1: Usar 4 aerogeneradores V-112 de 3300 KW. Fabricante: VESTAS – Dinamarca. 30
Los aerogeneradores VESTA V-112 de dimensiones:
Torre de 94 metros de altura y 4.2 metros de diámetro
Rotor de 112 metros de diámetro
Nacelle de 14 metros de longitud
Se encontró que el costo por cada unidad es:
Aerogenerador (US$)
Precio unitario
Precio global
5221540.5
20886162
Solución 2: Usar 2 aerogeneradores SWT-2.3-108 de 2300 KW y 2 SWT-3.15-108. Fabricante: SIEMENS – Alemania
31
Los aerogeneradores SIEMENS SWT-2.3 de dimensiones:
Torre de 80 metros de altura y 3.6 metros de diámetro
Rotor de 108 metros de diámetro
Nacelle de 13.5 metros de longitud
Se encontró que el costo por cada unidad es 3639255.5 Dólares Los aerogeneradores SIEMENS SWT-3.15 de dimensiones:
Torre de 92 metros de altura y 4 metros de diámetro
Rotor de 112 metros de diámetro
Nacelle de 13.8 metros de longitud
Se encontró que el costo por cada unidad es 4984197.8 Dólares
Precio unitario
Precio global
Aerogenerador SWT-2.3 (US$)
3639255.5
7278511
Aerogenerador SWT-3.15 (US$)
4984197.8
9968395.6
Total
17246906.6
Solución 3: Usar 7 aerogeneradores HW77 de 1500 KW, con un sistema de control PLC. Fabricante: Hewind – China
32
Los aerogeneradores Hewind HW77 de dimensiones:
Torre de 70 metros de altura y 3 metros de diámetro
Rotor de 77 metros de diámetro
Nacelle de 12 metros de longitud
Se encontró que el costo por cada unidad es 2373427.5 Dólares
Aerogenerador (US$)
Precio unitario
Precio global
2373427.5
16613992.5
2. Precio de la obra civil: El precio total de la obra civil se puede dividir en gastos fijos como la construcción de caminos para el transporte de equipos y maquinaria y construcción de plataformas para grúas; en otro lado el gasto variable es el costo de la cimentación para la torre que depende de la altura y el diámetro de ésta. Cálculo del gasto fijo:
Caminos y pistas de acceso y viales interiores: Los caminos viales internos tendrán un ancho mínimo necesario de 6 m y una longitud de aproximadamente 30 km, incluyendo los viales interiores y el camino de acceso al parque. El radio mínimo de curvatura será de 35 m siendo precisa, en algunos radios, la realización de sobre anchos en el camino que posibiliten el paso de los componentes. Tendrán una pendiente máxima 14%. Los viales requerirán en cada caso excavación o relleno de terraplén y relleno con espesor mínimo de 10-25 cm. De esta forma, se asegura que tanto la pendiente longitudinal como la pendiente lateral sean adecuadas para el tránsito de los camiones que llevarán los equipos.
33
Se estimó que el costo para la construcción de pistas es de 1 millon de dólares
Plataformas para situar las grúas: Junto a cada generador se prevé construir un área de maniobra de aproximadamente 40 x 30 m, a la que se denominará plataforma de montaje, necesaria para la ubicación de grúas y camiones empleados en el izado y montaje del aerogenerador.
34
Para el diseño de las plataformas de montaje de los aerogeneradores se han seguido las prescripciones del fabricante de los mismos, que vienen determinadas por las dimensiones de los vehículos, la maniobrabilidad de los mismos y la necesidad de superficie libre para el acopio de los materiales.
Se calculó que el costo para la construcción de plataformas es de 800 mil dólares.
35
Cálculo del gasto variable: La cimentación de las torres depende del diámetro y la altura de esta, el cálculo de este gasto se puede aproximar de la siguiente manera:
Donde: Costo en dólares N: Número de torres Ltorre: Longitud de la torre en metros Dtorre: Diámetro de la torre en metros
36
Solución 1: Usar 4 aerogeneradores V-112 de 3300 KW.
Costo Cimentación (US$)
1028059.2
Solución 2: Usar 2 aerogeneradores SIEMENS SWT-2.3
Usar 2 aerogeneradores SIEMENS SWT-3.15
Costo Cimentación SWT-2.3(US$)
321408
Cimentación SWT-3.15(US$)
456320
Total
777728
37
Solución 3: Usar 7 aerogeneradores HW77 de 1500 KW
Costo Cimentación (US$)
683550
Finalmente el costo por obra civil es: Costo obra civil (US$) Solución 1
2828059.2
Solución 2
2577728
Solución 3
2483550
3. Precio de obras electromecánicas: Dado que todas las soluciones se cuentan con el mismo voltaje de salida (690V), el costo por obras electromecánicas será el mismo para cada caso. Este gasto se divide en :
Construcción de Zanjas: Las zanjas tendrán por objeto alojar las líneas subterráneas de media tensión a 20 kV, el cable de fibra óptica para las comunicaciones y la línea de tierra. Esta red de zanjas se tenderá en general en paralelo a los viales en el lado más cercano a los aerogeneradores, para facilitar la instalación de los cables y minimizar la afección al entorno. En las zonas de plataformas, discurrirán por el borde de la explanación. Las zanjas tendrán una anchura mínima de 0,60 m y máxima de 1,20 m (variable en función delnúmero de circuitos eléctricos que discurran por la misma). Poseerán un lecho de arena lavada de 0,10 m sobre el que descansarán los cables para evitar su erosión durante el tendido.
38
Los cables se cubrirán con 0,30 m de arena silícea de río y una placa de protección mecánica. La zanja se tapará con relleno de tierras procedente de la excavación con una baliza de señalización (cinta plástica) a cota –0,30 m. Para el cruce de viales, se prevé la protección de los cables mediante su instalación bajo tubo de PVC de 200 mm de diámetro y posterior refuerzo con concreto. Se colocarán arquetas a ambos lados de los pasos reforzados.
Sistema de protección: El sistema de protección a ser implementado deberá cumplir con los requisitos mínimos para los sistemas de protección del SEIN, establecidos por el Comité de Operación Económica del Sistema Interconectado Nacional (COES).
39
Sistema de medición y control: Se implementará un sistema de medición principal en la subestación de Parque Eólico, el cual estará equipado de la siguiente manera: Contador de energía electrónico, multifunción, con clase de precisión 0.2, para medición de energía activa (kWh), energía reactiva (kVArh), máxima demanda, doble tarifa como mínimo, bidireccionales, con memoria de masa para registro y con accesorios para acceso remoto (módem).
Sistema de alumbrado: Se deberá instalar un sistema de alumbrado normal y otro de emergencia, mediante proyectores ubicados y distribuidos de manera de obtener un nivel de iluminación de acuerdo con las normas aplicables. Los circuitos de alumbrado normal y de emergencia serán alimentados de los servicios auxiliares en corriente alterna y continua correspondientes. La subestación deberá contar con iluminación perimetral general. Para la iluminación localizada en el patio de llaves se deberá prever que esta sea realizada por medio de proyectores. La subestación deberá contar con un sistema de alumbrado de emergencia por medio de luminarias con lámparas incandescentes alimentadas desde el sistema de 110 Vcc.
Subestación eléctrica y conexión al SEIN: Los circuitos eléctricos de media tensión del parque eólico se proyectan en 20 kV y conectan directamente los transformadores de cada turbina con la subestación eléctrica del parque, llamada SET PE Marcona 220/20 kV. Dichos circuitos irán enterrados en zanjas dispuestas, en general, en paralelo a los caminos del parque para minimizar el impacto a la hora de realizar la instalación. 40
Líneas de alta tensión Para el P.E. Marcona se instalará una línea de transmisión de 220 kV y 27 km de longitud que conectará la subestación eléctrica del parquecon la subestación Marcona. Se instalará un total de 102 torres de alta tensión, separadas cada 300 m. Las torres que se colocarán tendrán una altura de entre 42 y 52 m y un área basal de 25 m2 (5 x 5). La altura mínima sobre el suelo de los cables de conducción será mayor a 7 m. La faja de servidumbre será de 25 m por línea o cable (12.5 m a cada lado). Las características principales de la línea de transmisión son:
Tensión: 220 kV
Nº de circuitos: 01
Longitud total: 27 km
Conductor activo: ACAR 481 mm²
Estructuras: Torres de celosía de acero galvanizado
Aislamiento: Aisladores de porcelana tipo suspensión anti neblina
Puesta a tierra: Conductor de acero recubierto con cobre de 35 mm2, varilla de acero recubierto con cobre de 16mmΦ x 2,4 m
Finalmente el costo de las obras electromecánicas asciende a 5 millones de dólares Resultado: Finalmente, luego del análisis económico los costos de cada solución son: Costo obra civil (US$) Solución 1
28714221.2
Solución 2
24824634.6
Solución 3
24097542.5 41
Calculo del costo del kWh generado SOLUCIONES
1
2
3
28714221.2
24824634.6
24097542.5
10000
10000
10000
5.8
7.6
8
246.29
245.37
245.44
229.716
198.60
192.78
tiempo en horas (h)
8760
8760
8760
factor de capacidad
0.4
0.4
0.4
13.58
12.67
12.51
Inversion (US$) Potencia Generada (kW) TIR Costo de capital anualizado costos de operación y mantenimiento(US$)
Costo de generación (cUS$/kWh)
42
Estudio Financiero Analizaremos ahora si el proyecto es factible económicamente hablando. La rentabilidad de proyecto se estudia en base a la determinación del valor actual neto VAN, tasa interna de rentabilidad TIR conceptos ampliamente aceptados en la valoración de inversiones.
Primero ordenaremos los costos que se generaran en la ejecución del proyecto de la Central Eólica en Ica. Al análisis económico donde se estimó los costos de inversión agregaremos el costo de licencias y permisos. Y se hizo el siguiente cuadro:
OPCIONES Generadores V112
SWT 2.3-108 y SWT
Generadores
3.15-108
HW
COSTOS De los generados
20886162.00
17246906.60
16613992.50
(US$)
2828059.20
2577728.00
2483550.00
De distribución (US$)
5000000.00
5000000.00
5000000.00
720000.00
720000.00
720000.00
29434221.20
25544634.60
24817542.50
(US$) De obra civil
De licencias y permisos (US$) Costo de Inversión Total
Ahora, después de averiguar en el mercado y apoyándonos en bibliografías como proyectos de generación eólica. Encontramos valores como el costo de energía, el consumo de energía anual, los gastos operación y mantenimiento, Consumo de energía eléctrica anual: 49459.33 MWh Perdidas por transmisión: 5% 43
Gastos de operación y mantenimiento anuales: -
4 Generadores V-112
300 000 US$
anuales -
2 Generad. SWT2.3-108 y 2 Generad. SWT3.15-108
240 000 US$
anuales -
7 Generadores HW77
400 000 US$
anuales
Costo de la energía eléctrica: 0.06552 US$/kWh Carga social: -
4 Generadores V-112
25 000 US$
anuales -
2 Generad. SWT2.3-108 y 2 Generad. SWT3.15-108
19 000 US$
anuales -
7 Generadores HW77
28 000 US$
anuales
Consumo de energía eléctrica anual Perdidas por transmisión (5%) Precio de venta de energía eléctrica anual (US$)
Generadores
SWT 2.3-108 y
Generadores
V112
SWT 3.15-108
HW
49459.33
49459.33
49459.33
2472.97
2472.97
2472.97
3078546.54
3078546.54
3078546.5
Ahora pasaremos a elaborar el flujo de cajas para cada una de las tres opciones, para luego calcular el TIR y el VAN. El parque eólico se proyecta para una vida útil de 20 años en cada uno de las 3 opciones.
44
A. Para la Planta de Generación Eólica con 4 generadores tipo V -112 de 3300 KW Fabricante: VESTAS – Dinamarca.
año 0
año 1
año 2
3,078,546.54
3,078,546.54
…
año 19
año 20
3,078,546.54
3,078,546.54
INGRESOS Energía vendida
0.00
EGRESOS Costo de los
…
… 17,246,906.60
-
-
…
-
-
Costo de obra civil
2,577,728.00
-
-
…
-
-
Costo de distribución
5,000,000.00
-
-
…
-
-
720,000.00
-
-
…
-
-
-
300,000.00
300,000.00
…
300,000.00
300,000.00
25,000.00
25,000.00
…
25,000.00
25,000.00
550,709.31
550,709.31
…
550,709.31
550,709.31
2,527,837.23
2,527,837.23
2,527,837.23
2,527,837.23
generadores
Costo de licencias y permisos Gastos de operación y mantenimiento Carga social Impuestos
-
Flujo neto
…
29,434,221.20
45
año 0
año 1
año 2
3,078,546.54
3,078,546.54
…
año 19
año 20
3,078,546.54
3,078,546.54
INGRESOS Energia vendida
0.00
EGRESOS
…
…
De los
20,886,162.00
-
-
…
-
-
De obra civil
2,828,059.20
-
-
…
-
-
De distribución
5,000,000.00
-
-
…
-
-
720,000.00
-
-
…
-
-
generados
De licencias y permisos Gastos de
-
300,000.00
300,000.00
…
300,000.00
300,000.00
25,000.00
25,000.00
…
25,000.00
25,000.00
550,709.31
550,709.31
…
550,709.31
550,709.31
2,527,837.23
2,527,837.23
…
2,527,837.23
2,527,837.23
operación y mantenimiento Carga social Impuestos Flujo neto
29,434,221.20
Determin amos la TIR en base a nu estro flujo d e caja neto.
Para poder calcular la TIR usamos la siguiente formula
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
Donde:
Reemplazando los datos del flujo de caja tenemos:
46
Para calcular el VAN asu m iremo s u na tasa d e interé s d e acuerd o a las tasas de in teré s a plazo fi jo q ue o frec en lo s b anc os .
Viendo las tasas de interés a plazo fijo, una taza lógica podría ser 5%. Para este interés calculamos el VAN del proyecto:
( ) ( ) ( ) ( )
( )
B. Para la Planta de Generación Eólica con 2 aerogeneradores SWT-2.3-108 de 2300 KW y 2 SWT-3.15-108. Fabricante: SIEMENS – Alemania.
año 0
año 1
año 2
…
año 19
año 20
INGRESOS Energía vendida
0.00 3,078,546.54 3,078,546.54
EGRESOS Costo de los generadores Costo de obra civil Costo de distribución
…
3,078,546.54 3,078,546.54
…
20,886,162.00
-
- …
-
-
2,828,059.20
-
- …
-
-
5,000,000.00
-
- …
-
-
720,000.00
-
- …
-
-
-
300,000.00
300,000.00 …
300,000.00
300,000.00
Costo de licencias y permisos Gastos de
47
operación y mantenimiento Carga social Impuestos Flujo neto
- 25,544,634.60
25,000.00
25,000.00 …
25,000.00
25,000.00
550,709.31
550,709.31 …
550,709.31
550,709.31
2,527,837.23 2,527,837.23
…
2,527,837.23 2,527,837.23
Determin amos la TIR en base a nu estro flujo d e caja neto.
Para poder calcular la TIR usamos la siguiente formula
( ) ( ) ( ) ( )
( )
Donde:
Reemplazando los datos del flujo de caja tenemos:
Para calcular el VAN asu m iremo s la m ism a tasa de interé s q ue en el caso A para que asísea posible co mp arar los resultados.
( ) ( ) ( )
( ) ( )
48
C. Usar 7 aerogeneradores HW77 de 1500 KW, con un sistema de control PLC. Fabricante: Hewind – China
año 0
año 1
año 2
…
año 19
año 20
INGRESOS Energía vendida
0.00
3,078,546.54 3,078,546.54
EGRESOS
…
3,078,546.54 3,078,546.54
…
Costo de los
16,613,992
generadores
.50
Costo de obra
2,483,550.
civil
00
Costo de
5,000,000.
distribución
-
-
…
-
-
-
-
…
-
-
00
-
-
…
-
-
720,000.00
-
-
…
-
-
mantenimiento
-
300,000.00
300,000.00
…
300,000.00
300,000.00
Carga social
-
25,000.00
25,000.00
…
25,000.00
25,000.00
Impuestos
-
550,709.31
550,709.31
…
550,709.31
550,709.31
Costo de licencias y permisos Gastos de operación y
24,817,542
Flujo neto
.50
2,527,837.23 2,527,837.23
…
2,527,837.23 2,527,837.23
Determin amos la TIR en base a nu estro flujo d e caja neto.
Para poder calcular la TIR usamos la siguiente formula
( ) ( ) ( ) ( )
( )
49
Donde:
Reemplazando los datos del flujo de caja tenemos:
Para calcular el VAN asu m iremo s la m ism a tasa de interé s q ue en el caso A para que asísea posible co mp arar los resultados.
( ) ( ) ( )
( ) ( )
Según el análisis financiero llegamos a la conclusión que si usamos la tercera opción del proyecto (7 aerogeneradores HW77 de 1500 KW, con un sistema de control PLC) obtendremos la mayor rentabilidad con un TIR y un
Van como se muestra en el siguiente cuadro. Descartando las otras dos opciones.
Columna1 Generadores V112
TIR (%) VAN (US$) 5.819 2,068,218.07
SWT 2.3-108 y SWT 3.15-108
7.652 5,957,804.67
Gener ado res HW
8.038 6,684,896.77
El capital de trabajo será financiado en un 100% con inversión privada, puesto que nuestro grupo no cuenta con capital propia.
50
CONCLUSIONES
-
De acuerdo al impacto ambiental, este proyecto afectara mínimamente al ambiente y a la población, ya que está situada lejos de las ciudades, además es un lugar que está desierto, habitando poca cantidad de animales se aprovecharan los recursos que existen.
-
Según el análisis financiero llegamos a la conclusión que si usamos la tercera opción del proyecto (7 aerogeneradores HW77 de 1500 KW, con un sistema de control PLC) obtendremos la mayor rentabilidad con un TIR de
8.04 % y un Van de US$ 6 684 896.77. Descartando las otras dos opciones. -
El costo total de generación de la solución aceptada es de 0.125 US$ por kWh siendo el costo más bajo en comparación con las otras soluciones.
-
Para nuestro análisis financiero se tomo en cuenta un financiamiento del 100 % dando como resultado un TIR de 8% lo cual es un valor aceptable.
-
En conclusión el proyecto es factible tanto físicamente como económicamente.
51
RECOMENDACIONES
-
Los costos se han tomado en base a valores referenciales que involucran mano de obra, recursos naturales, y precio dado por las empresas; sin embargo, es muy probable que estos valores se modifiquen en el futuro, por lo que se recomienda actualizar la base de datos respectiva.
-
En el informe presentado consideramos una variación mínima de los recursos usados, haciéndolo factible para los siguientes 5 años.
-
En este estudio no se considero una fuente de generación alternativa para casos en los que no se abastezca completamente la demanda, por lo que se recomendaría en un futuro estudio considerarlo.
-
Actualizar cada año los datos de la demanda de energía eléctrica para a futuro realizar una ampliación en la central.
-
Actualizar los valores de la competencia correspondiente en la distribución eléctrica.
52
