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¿Qué es el factor de capacidad?

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http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Energia/Energia48/HTML/articulo03.htm

¿Qué es el factor de capacidad?

Por Por Conrado Moreno Figueredo*

Concepto que facilita la comunicación sobre la capacidad real de un aerogenerador o un parque eólico para generar energía eléctrica, en un sitio concreto.

En el campo de la energía eólica se emplean varios indicadores para medir el comportamiento energético de una instalación eólica. El factor de capacidad (FC), también denominado como factor de carga y menos frecuentemente como factor de planta, es el más empleado y difundido. Es un término que se emplea universalmente por lo que sirve a los ingenieros, proyectistas, operadores y especialistas en energía eólica de cualquier lugar del planeta para calificar inmediatamente la calidad energética de un aerogenerador, o de un parque eólico instalado en un sitio. El factor de capacidad se define como la relación entre la energía generada (E) por un aerogenerador, o parque eólico, durante un período dado y la que se hubiera producido si durante ese período hubiese estado funcionando continuamente a potencia nominal (Pn). En general, el factor de capacidad se calcula para un período de un año (8 760 horas), aunque puede ser calculado para cualquier otro período. Teniendo en cuenta la anterior definición, el factor de capacidad se expresa por la relación siguiente: FC = E / Pn x 8 760 El factor de capacidad es adimensional, por lo que si se multiplica por 100 se puede dar en %. El valor del FC debe ser mayor que 20% para que un sistema de generación de electricidad, ya sea un aerogenerador o una agrupación de aerogeneradores (parque eólico), se considere de forma preliminar factible económicamente. Este valor de 20% lo indica la experiencia de muchas aplicaciones. Es decir, en los cálculos iniciales de un proyecto eólico se estima la energía que genera el aerogenerador o el parque eólico, e inmediatamente se pasa a calcular el factor de capacidad. Si éste resulta menor que 0,2, no es aconsejable continuar el desarrollo del proyecto. Tratemos de entender mejor este asunto. Sea una turbina eólica de 1 MW de potencia

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nominal, entendiéndose como potencia nominal aquélla para la que fue diseñada la turbina, la cual se alcanza en los grandes aerogeneradores para velocidades de viento entre 12 y 15 m/s (de 43,2 a 54 km/h). Recuadro 1 Dos parques eólicos y sus respectivos factores de capacidad

Central Eoloeléctrica La Venta.

Parque Eólico Gibara 1.

Una zona interesante es el Istmo de Tehuantepec, en el sur de México, por sus altas velocidades de viento. Las velocidades medias anuales son cercanas a los 10 m/s a baja altura. Uno de los parques eólicos de mayores factores de capacidad en el mundo se encuentra precisamente en esta región de México y se conoce como Central Eoloeléctrica La Venta. El parque está formado por siete aerogeneradores daneses de 225 KW de potencia nominal, para un total de 1 575 kW. Comenzó a funcionar en 1994 y de acuerdo con los datos aportados por los operadores en los primeros dos años, el factor de capacidad global resultó de 48,1%. Durante el primer año este factor alcanzó 51,7%.

En Cuba, el Parque Eólico Gibara 1 se puso en marcha a principios de 2008, en la provincia de Holguín, y constituyó el segundo parque instalado en Cuba después de comenzada la Revolución Energética. El parque eólico, desde que comenzó a trabajar en febrero de 2008 y hasta el último día de agosto antes de ser dañado por el huracán Ike, había generado 6 723,7 MWh para un factor de capacidad de 27%, por lo que su comportamiento puede calificarse como bueno. Esto demuestra que el estudio de viabilidad realizado en la etapa del proyecto fue correcto y que el sitio muestra resultados satisfactorios para continuar con la instalación de otros parques.

Como es conocido, la velocidad del viento es variable y sólo alcanza estos valores de velocidad, o por encima de esta, una fracción del tiempo, por lo que la turbina trabaja mayormente por debajo de la potencia nominal. Por ejemplo, si este aerogenerador trabajara con un factor de capacidad de 0,3 (30%), es equivalente a que si trabajara durante 30% de las 8 760 horas del año, es decir 2 628 horas al año, a su potencia nominal de 1 MW, y el resto de las horas del año no generara ninguna potencia. Esto puede expresarse también de la siguiente forma: el aerogenerador funciona todas las horas del año (8 760 horas) a 30% de su potencia nominal (300 kW).

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Teniendo en cuenta lo anterior, el factor de capacidad se expresa en %, pero también se expresa en horas al año, lo que se conoce como horas equivalentes. Es decir, el factor de capacidad en el caso anterior es de 30%, o lo que es lo mismo, el factor de capacidad es de 2 628 horas. Continuando con el ejemplo anterior, la energía que el aerogenerador de 1 MW generará en todo el año resulta del producto de 0,30 x 8 760 horas x 1 MW = 2 628 horas x 1 MW = 2 628 MWh/año. En la tabla 1 se muestra el cálculo anterior realizado para otros factores de capacidad y con el mismo aerogenerador de 1 MW de potencia nominal. Sobre la base de la experiencia de los aerogeneradores que funcionan actualmente en todo el mundo, en la tabla 2 se muestra una escala de calificación del comportamiento de las instalaciones eólicas. Tabla 1 Energía generada en el año en dependencia del factor de capacidad

Tabla 2 Calificación del funcionamiento de las instalaciones eólicas según el factor de capacidad

Finalmente, para aerogeneradores de mediana y gran potencia (mayor que 250 kW), un cálculo a ojo de buen cubero del factor de capacidad se puede realizar por la fórmula siguiente: FC = 0,07 x Velocidad media anual – 0,2 Es decir, para un aerogenerador de gran potencia instalado en un sitio donde la velocidad media anual, a la altura del eje de giro del rotor, sea de 10 m/s, el factor de capacidad puede estimarse de forma preliminar como 0,5 (50%), por lo que resulta un comportamiento de carácter excelente a extraordinario. * Doctor en Ciencias Técnicas. Profesor Titular del Centro de Estudio de Tecnologías Energéticas Renovables (CETER). Uno de los autores del libro Diez preguntas y respuestas sobre energía eólica. e-mail:[email protected]

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