Estudio de alimentación de los parques eólicos de Banes para sincronizar al SEN en Cuba

En los próximos años de planificación de la infraestructura eléctrica de la energía producida por los Parques Eólicos (PEs) en Cuba, se tiene como propuesta la construcción de 8 PEs, de los cuales este estudio se centra en la infraestructura de los tres PEs "Río Seco – Punta Caleta Honda", "Cabo Lucrecia – Punta de Mulas" y "Punta de Mulas – Playa Puerto Rico", en la región Oriental, en el municipio de Banes de la provincia Holguín. Para esto se requiere de la aplicación de modelos avanzados de modelación que caractericen el recurso eólico a corto plazo y permitan elaborar pronósticos de generación de energía que hagan más eficiente y predictible el funcionamiento de los PEs.

La configuración de la infraestructura de los tres PEs, cada uno con potencia de 51 MW; con 34 Aero-Generadores (AGs) con potencia unitaria de 1,5 MW y altura de buje de 70 metros o mayor. Incluirá la instalación de las comunicaciones internas, redes eléctricas, que brindaran servicio eléctrico para la interconexión entre el Sistema Electro-Energético Nacional (SEN) y la Sub-Estación (SE) de los PEs estará compuesta por líneas doble circuito de 110 kV, y entre la SE y cada AG será mediante líneas de 34.5 kV.

Palabras Claves: Parques Eólicos, Aero-generadores, Sistema Electro-Energético Nacional.

Abstract.

In the coming years planning of electrical energy infrastructure by wind parks (PE), has as proposed construction of PEs Río Seco – Punta Caleta Honda, Cabo Lucrecia – Punta de Mulas and Punta de Mulas – Playa Puerto Rico, for this requires the application of advanced modeling models that characterize the short term wind resource and develop forecasts allow power generation to become more efficient and predictable operation of the PE.

To do this three adjacent display PE, each power of 51 MW; each PE will feature 34 Aero-Generator (AG) with unit capacity of 1.5 MW and hub height of 70 meters or greater.

Optionally you can install a similar range of total power, using a proportional amount of AG at ranges greater unit capacity of 1.5 MW. It will include the installation of electrical networks and internal communications, and substations output for connection to the network of the National Electro-Energy System (SEN).

Keywords: Wind Parks, Aero-generators, Electro-Energy System National.

Introducción:

La energía eléctrica se ha convertido en el mundo moderno en un factor de elevación del nivel de vida de la población en los diferentes países permitiendo acceder a bienes y servicios, que sin ella, no podría utilizar o producir. Está completamente vinculada a las actividades principales del hombre moderno; por otro lado, las diferentes esferas en que se desenvuelve la vida del ser humano requieren de la electricidad: la industria, la agricultura, la salud, los deportes, etc.

La producción de energía eléctrica de origen eólico no es un fenómeno totalmente reciente. Hoy día, la energía eólica es una de las fuentes energéticas renovables que ha producido un mayor crecimiento tecnológico, sobre todo en estos últimos años.

Aunque el aprovechamiento de la energía eólica data de las épocas más remotas de la humanidad (los egipcios ya navegaban a vela en el año 4.500 a. c.) la primera noticia que se tiene se refiere a un molino que Heron de Alejandría construyó en el siglo II a. c. para proporcionar aire a su órgano. Los molinos más antiguos que se conocen eran de eje vertical.

Hacia el siglo VIII aparecieron en Europa, procedentes del este, grandes molinos de eje horizontal con cuatro aspas. Su fabricación en gran número, en particular por los holandeses, les hizo alcanzar una gran firmeza, pese a que, debido a las dimensiones de sus aspas distaban mucho de recoger el máximo de potencia. Necesitaban una regulación de la orientación de la tela. Siempre sucede esto en los molinos de viento de eje horizontal que han de trabajar siempre frente al viento. Estos molinos eran muy adecuados para vientos del orden de 5 m/s.

Es a partir de los siglos XII-XIII cuando empieza a generalizarse el uso de los molinos de viento para la elevación de agua y la molienda de grano, los más antiguos aparecieron en Turquía, en Irán y en Afganistán a principios del siglo XII. Europa se llenó a su vez de molinos, sobre todo en Bélgica y en los Países Bajos. Los molinos de Holanda tienen 4 aspas de lona, mientras que los de Baleares y Portugal tienen 6, y los de Grecia, 12. Los molinos con gran número de palas determinan velocidades de rotación relativamente bajas y un funcionamiento útil a partir de velocidades del viento del orden de 2 m/s.

Todos estos molinos se mantendrán hasta bien entrado el siglo XIX. El desarrollo de los molinos de viento se interrumpe con la revolución industrial y la utilización masiva de vapor, la electricidad y los combustibles fósiles como fuentes de energía motriz. Sin embargo en la segunda mitad del siglo XIX cuando tiene lugar uno de los más importantes avances en la tecnología del aprovechamiento del viento, con la aparición del popular "Molino multi-pala tipo americano", utilizado para bombeo de agua prácticamente en todo el mundo, y cuyas características habrían de sentar las bases para el diseño de los modernos generadores eólicos.

Los AG de eje vertical tienen la ventaja de adaptarse a cualquier dirección del viento. Por ello se los llama panémonas (todos los vientos). No precisan dispositivos de orientación. En su forma más moderna derivan todos ellos del inventado en 1925 por el ingeniero Francés Darrieus, patentado en Estados Unidos y luego caído en un olvido casi total. Su estudio volvió a iniciarse en Canadá en 1973 y en Estados Unidos a partir de 1975.

Las máquinas pequeñas, de 1 a 60 kW, pueden construirse a un precio inferior al de los molinos de viento clásicos de eje horizontal. En EEUU, los laboratorios Sandia en Albuquerque, Nuevo México estudian y comercializan los molinos de viento Darrieus.

El primer aerogenerador fue construido en Francia, en 1929, pero se rompió a causa de una violenta tormenta. La compañía electromecánica construyó e instaló en Bourget un aerogenerador de dos palas de 20 metros de diámetro. El aparato fue destruido por las ráfagas de viento.

En Rusia se puso en funcionamiento en 1931, en Crimea, frente al mar muerto, un aerogenerador de 30 metros, que tenía que proporcionar 100 kW a la red de Sebastopol, la media durante dos años fue de 32 kW.

En 1941 los estadounidenses y más concretamente la NASA construyó un bipala de 53 m de diámetro, previsto para una potencia máxima de 1.250 kW que se instaló en Vermont, en el nordeste de EEUU. Las primeras pruebas, iniciadas en octubre de 1941 continuaron durante unos 15 meses. Un pequeño incidente en 1943 bloqueó la máquina durante dos años, ya que las dificultades ligadas a la guerra retrasaron la fabricación de piezas nuevas. Vuelto a poner en marcha, el aerogenerador proporcionó corriente al sector durante veintitrés días, luego se rompió una de las palas y se abandonó el proyecto.

En Alemania se construyó entre 1955 y 1957 un aerogenerador de dos palas de 34 metros de diámetro, de fibra de vidrio, a 80 km al este de Stuttgart. Esta máquina funcionó hasta 1968. Dinamarca construyó en 1957 el "Gedser Mill", hélice de tres palas de 24 metros de diámetro que funcionó hasta 1968. Producía 200 kW con una velocidad del viento en el eje de la máquina de 15 m/s.

La reducción de costos de la energía eólica obedece, sobre todo, a la experiencia de los años, que lleva consigo la introducción de métodos normalizados. En las industrias, los fabricantes se aplicaron a las técnicas de producción en masa; en el campo, los especialistas aprendieron a escoger los emplazamientos mejores y a acomodar el calendario de mantenimiento a los períodos de viento flojo.

En Cuba; los estudios de Pre-factibilidad de 8 parques eólicos con una potencia total acumulada de 280 MW demuestran que para las condiciones de inversión supuestas el período de recuperación de los proyectos se ubica en los siguientes rangos:

• Según el criterio de Evaluación Económica – Promedio 6.4 años, con un proyecto de 9.2 años y otro de 7.4 años (ambos en la Región Central), y los otros entre 4.7 y 6.5 años (todos en la Región Oriental), dominando la tendencia a la recuperación económica en menos de 5.7 años.

• Según el criterio de Evaluación Financiera – Promedio 4.5 años, con un proyecto de 9.5 años y otro de 7.9 años (uno en cada región considerada), y los otros entre 1.5 y 5.2 años, dominando la tendencia a la recuperación financiera en menos de 3.6 años.

La generación total de los 280 MW eólicos considerados en este informe alcanzaría 820 GWh/año con generación unitaria promedio de 2,89 GWh/MW-año que para los PE en la Región Oriental llegaría a un promedio de 3,04 GWh/MW-año.

La operación simultánea de los 280 MW eólicos ahorraría más de 216 mil ton/año de combustible usadas para generar con tecnologías convencionales, evitando emitir unas

184 mil ton/año de C02 y otros gases de efecto invernadero. El ahorro unitario (específico) de combustibles sería como promedio de unas 763 ton/MW-año que para los PE en la Región Oriental llegaría a un promedio de 801 ton/MW-año.

El costo unitario que se puede alcanzar como promedio es de 1811.32 CUC/kW instalado en divisas y 2114.35 Pesos/kW instalado en moneda total. Una oferta recientemente recibida situó estos indicadores en 1474,45 CUC/kW instalado y 1766,51 Pesos/kW instalado respectivamente, o sea, en el 81.4% y 83.5% de los valores promedios.

Los valores promedios del Costo Nivelado de la Energía y del Costo País para el conjunto de los parques eólicos son respectivamente de 156,56 CUC/MWh y 97.74 CUC/MWh. Para la variante más ventajosa del Parque de 50 MW en Playa Herradura el Costo Nivelado de la Energía es de 137.84 CUC/MWh u 88% del valor promedio, y el Costo País es de sólo 62.54 CUC/MWh ó 61% del valor promedio.

Desarrollo.

Es un interés estratégico del Estado Cubano extender el uso de tecnologías de generación de electricidad basadas en fuentes renovables por su positiva incidencia directa en los esfuerzos para lograr alta independencia energética; disminuir las costosas importaciones de combustibles fósiles; ahorrar combustibles de producción nacional permitiendo su exportación o uso como materias primas para procesos de alto valor añadido, y preservar el medio ambiente nacional y global.

Por las limitaciones económicas actuales, en los años inmediatos el Estado Cubano no financiará inversiones en parques eólicos con recursos propios, por lo que ha orientado promover la inversión extranjera para iniciar de inmediato el despliegue de parques eólicos en zonas de alto interés. Las inversiones se realizarán en cualquier modalidad prevista en la Ley Nº 77/96: Ley de la Inversión Extranjera.

Las Direcciones de Energías Renovables y de Negocios de la UNE promueven propuestas para desarrollos eólicos en zonas de alto interés por su satisfactorio potencial energético; ventajosas condiciones de accesibilidad e infraestructuras (portuarias, ferroviarias, carreteras, redes eléctricas y otras) que requerirán bajas inversiones por las entidades cubanas que las administran, para ofertar servicios eficientes y seguros a los promotores extranjeros, y que no haya interferencias con usos actuales o previstos del terreno, limitaciones medioambientales, interés de la Defensa u otras. Varias empresas extranjeros han expresado ya su interés de invertir en parques eólicos en Cuba.

TIPO DE INSTALACIÓN Y REQUERIMIENTOS

Esta solicitud se refiere al desarrollo perspectivo de parques eólicos en la Región de Banes, en la costa Norte de la Provincia Holguín y al Este de la Ciudad de Banes, en la franja costera de Cabo Lucrecia a Punta de Mulas, hacia el Este en la latitud centro-sur de la región.

En el actual alcance del conocimiento sobre la tecnología que debe emplearse, las posibilidades de acceso comercial e intereses de desarrollo expresados por posibles socios extranjeros, se identifica que en el corto plazo podrá acordarse el despliegue de un Parque Eólico con potencia inicial de 30 MW en la zona costera citada antes. Este parque estará dispuesto preferentemente en una fila de aerogeneradores, aunque pudieran desarrollarse en 2 y hasta 3 filas paralelas a la costa aproximadamente.

Para cada parque con potencia total (inicial) de 30 MW serán posibles varias variantes empleando aerogeneradores en las gamas de mediana o gran potencia; las principales cada variante de parque eólico contará con un centro de control, una subestación eléctrica de enlace con la red y caminos de acceso entre las máquinas y demás objetos; el enlace eléctrico se define en el apartado siguiente.

La zona de estudio indicada en el Mapa es la opción más ventajosa en el Norte de la región Oriental de Cuba para iniciar el despliegue de parques eólicos de gran envergadura, lo que se demuestra por los resultados de la evaluación del recurso eólico y el Estudio de Pre-factibilidad que elaboran la UEB Energías Renovables de INEL y la Empresa Eléctrica Provincial de Holguín, y que considera que el recurso eólico comprobado se halla entre los mejores ya evaluados y producirá rendimientos energéticos comparables a los de sitios muy buenos en países punteros en el aprovechamiento de esta fuente de energía.

El potencial eólico total estimado conservadoramente en toda la región costera de Banes puede superar los 120 MW.

Infraestructura eléctrica.

El municipio de Banes se caracteriza por ser una zona muy deprimida desde el punto de vista eléctrico, por no contar con generación base propia ni con una subestación de transmisión del SEN, siendo notables los problemas de baja tensión e interrupciones en el servicio. Es por ello que se proyecta la construcción de una subestación 110/34,5kV que estaría enlazada mediante líneas a 110kV con la subestación La Canela y con el terminal de línea en Níspero. Estas líneas tendrán una longitud aproximada de 18 y 14 km respectivamente.

Tipo de Obra: Nueva X Ampliación Reconstrucción

Tiempo de operación: 24 h/día Días/año: 365 Horas/año: 8760 Valor Total de la Inversión:

Const. y Montaje: MP Equipos: MP Otros: MP

Es necesario investigar sobre la capacidad de las redes eléctricas existentes con el fin de conocer su capacidad para asimilar la inyección de electricidad producida en PEs y optimizar el SEN para asimilar la generación eléctrica de la energía eólica en cada región y llevar a cabo la construcción de estos PEs con una base de problemas ya solucionados y listas las bases para el buen funcionamiento de los mismos y obtener así, eficiencia, eficacia y un tiempo de vida útil en correspondencia con la inversión, de aquí que hay consideraciones, aspectos, especificaciones, para llevar a cabo un proyecto de tal magnitud como lo es la Construcción de Parques Eólicos y su enlace al Sistema.

Desarrollamos varios aspectos de los que mencionamos anteriormente para mostrar mediante ejemplos, alternando los Parques; de cómo sería parte del Procedimiento a llevar para llegar a Montar los 3 Parques en cuestión.

Consideraciones generales sobre los proyectos del PE Gibara-2 y Río Seco en Banes.

• Se recomienda que todos los tipos de AGs sean sincrónicos para evitar los huecos de frecuencia y voltaje que se suceden en los procesos transitorios de las redes. Tomar como experiencia el caso de España. Además es muy útil para realizar microsistemas donde participa únicamente esta fuente.

• La descripción en cuanto al SEN está clara, solo acotar la necesidad de que estos parques estén conectados a lazos cerrados por 110 kV, para lograrlo vemos como mejor variante en ambos casos abrir la línea de 110 kV existente o en ejecución, en el caso de Banes, en el punto más conveniente y llevar las dos secciones resultantes hasta la S/E del Parque Eólico garantizando que la misma cuente con el esquema primario y secundario necesario para mantener la operación en lazo, con esta solución además de garantizar la confiabilidad necesaria para la entrega continua de la generación nos evitamos los trabajos de ampliación necesarios en las S/Es existentes y los gastos asociados que implicaría llevar las líneas del parque hasta estas.

• En la nueva S/E de 110 kV asociada al parque de Gibara debe incluirse una salida de línea adicional con el equipamiento necesario para alimentar una línea aérea a 33 kV con el objetivo de lograr un enlace con la línea que actualmente llega hasta el parque Gibara 1 garantizando de esta manera una segunda vía de alimentación a Gibara, una vía alternativa de servicio de planta al parque y facilitando el servicio futuro a la zona de Caletones.

• Ratificamos la necesidad de que el transformador y la celda de media tensión asociados a cada aerogenerador estén ubicados en una cámara con todos los requerimientos para minimizar la influencia del medio ambiente sobre estos equipos.

• En el volumen de trabajo a considerar para determinar la estructura necesaria para garantizar el mantenimiento al parque se debe incluir el relacionado con la totalidad de los equipos instalados en la S/E para que este personal asuma el mantenimiento de la misma.

• Se debe estudiar bien la solución definitiva para la interconexión futura al SEN de los tres parques previstos en la zona de Banes pues por la capacidad total a instalar lo más seguro es que sea a 220 kV. La solución propuesta a 110 kV en solo sería factible para el primer parque y debe ser compatible con la solución futura.

Requerimientos de la parte de comunicaciones para ambos parques:

PE GIBARA 3

• Desde el punto de vista de comunicaciones considerar el PE Gibara 3 y la SE de 110 Kv como un solo objetivo.

• Deben de existir 2 vias de comunicacion, la principal debe tener el ancho de banda suficiente para soportar todos los servicios requeridos por ambos objetivos (PE y SE), la via de respaldo debe soportar al menos los servicios minimos necesarios para mantener la vitalidad operativa de los mismos. Estas vias de comunicaciones deben converger en el Despacho de Carga Provincial (DCP) de la ciudad de Holguin.

• Para la fecha de entrada en servicio de los objetivos relacionados con el PE Gibara 3, la SE Velasco 110 KV debe ya estar en servicio y de acuerdo a las especificaciones acordadas y aprobadas.

Especificaciones sobre las Comunicaciones:

• Via Principal:

Basada en la utilizacion de soporte optico con el objetivo de lograr un enlace fiable y con el ancho de banda adecuado para soportar todos los servicios requeridos de los siguientes objetivos:

• PE Gibara 3 y su respectiva SE de 110 KV.

• PE Gibara 1 (existente).

• PE Gibara 2 (existente).

El soporte de optico de comunicacion requiere de:

• Cable OPGW de 24 hilos con el estandar G652D incorporado a la nueva linea de 110 KV SE Gibara 3 – SE La Caridad.

• Cable ADSS de 24 hilos con proteccion AT (anti- tracking) incorporado a la linea de 110 KV existente entre SE La Caridad – SE Velasco.

• Cable ADSS de 24 hilos entre SE 110KV Gibara 3 y PE Gibara 1. Se requiere que el mismo transite por las canales de cables que se construyan entre ambos objetivos.

• Via de Respaldo:

Basado en la utilizacion del enlace existente por fibra optica a traves del cable ADSS soportado sobre la linea aerea de 34,5 KV que enlaza los PE 1 y 2 con la SE La Caridad. Este enlace es con ETECSA Gibara y permite en la actualidad la conectividad de voz y datos a los PE Giabara 1 y 2 con el DCP. Para acceder la SE Gibara 3 a este enlace es requerido, como se relaciono con anterioridad, un cable ADSS con el PE Gibara 1 (con preferencia a soterrarlo por las canales de cable que se construyan).

• Equipos de Iluminacion:

Debe utilizarse tecnologia Gigabit Ethernet (GE) en los equipos en todos los enlaces opticos y que tengan los interfases de accesos ( ethernet, V.24,RS485,RS232, FXS, FXO)

• Radiocomunicaciones:

Debe utilizarse equipos de VHF (banda de 2 metros) y trunking operando en la flota de operacion para manipulaciones con el DPC. Tener presente si van existir operadores independientes para el parque eolico y la subestación. Se requiere de torre aventada con todas las protecciones requeridas contra la corrosión marina (salitre). El sistema de alimentacion debe tener bateria incorporada para asegurar el servicio en caso de fallas de CA.

• Comunicaciones internas:

Este es referenciado especificamente a la operacion interna del parque y el mismo debe faciliar la operacion del parque. Debido a la extension y no tener conocimiento si en alcance de la inversion del parque esta contemplado un sistema de comunicacion interna. Especificamos un sistema inalambrico DECT en banda de 900 Mhz o sistema VHF(banda de 2 metros) con las radiobases requeridas que permitan una cobertura total del mismo, los terminales de cualquiera de los dos sistemas deben contar con características de MANOS LIBRES o VOX.

• Sistema de Alimentacion Asegurada:

Para la alimentación del equipamiento de comunicaciones se utilizará un conjunto Rectificador /Cargador de Baterías de 48 VDC y un banco de baterías con 4 horas de cobertura de servicio.

PE RÍO SECO.

• Desde el punto de vista de comunicaciones considerar el PE Rio Seco y la SE de 110 Kv como un solo objetivo.

• Deben de existir 2 vias de comunicacion, la principal debe tener el ancho de banda suficiente para soportar todos los servicios requeridos por ambos objetivos (PE y SE), la via de respaldo debe soportar al menos los servicios minimos necesarios para mantener la vitalidad operativa de los mismos. Estas vias de comunicaciones deben converger en el Despacho de Carga Provincial (DCP) de la ciudad de Holguin.

• Para la fecha de entrada en servicio de los objetivos relacionados con el PE Rio Seco, el esquema de lineas de 110 KV en la SE Cueto 220 KV debe estar restablecido.

• Para la fecha de entrada en servicio de PE Rio Seco debe haber llegado a SE Cueto 220 KV el cable OPGW procedente de SE Holguin 220 KV (proyecto OPGW nacional).

• Debe restablecerse el repetidor convencional de VHF en Cerro de Yaguajay.

Especificaciones sobre las Comunicaciones:

• Via Principal:

Basada en la utilizacion de soporte optico con el objetivo de lograr un enlace fiable y con el ancho de banda adecuado para soportar todos los servicios requeridos de los siguientes objetivos:

• PE Rio Seco y su respectiva SE de 110 KV.

• PE Punta de Mula (futuro).

• PE Puerto Rico (futuro).

El soporte de optico de comunicacion requiere de:

• Cable OPGW de 24 hilos con el estandar G652D incorporado a la nueva linea de 110 KV SE Rio Seco – SE Banes.

• Cable ADSS de 24 hilos con proteccion AT (anti- tracking) incorporado a la linea de 110 KV existente entre SE Banes – SE Nipe.

• Cable ADSS de 24 hilos con proteccion AT (anti- tracking) incorporado a la linea de 110 KV existente entre SE Nipe – SE Cueto 220 KV.

• Via de Respaldo:

Teniendo en cuenta que el PE Rio Seco se encuetra ubicado en lugar bastante aislado desde el punto de vista de las comunicaciones tanto propias como publicas (ETECSA) es necesario implementar una solucion que consta de la utilizacion e integracion de 2 tecnologias que a continuacion relacionamos:

• Enlace de Onda Portadora Digital (OPD) a traves de la nueva LTE 110 KV entre la SE de Rio Seco y SE Banes 110 KV.

• Radio Enlace (RE) entre las SE Banes 110 KV y SE Cueto 220 KV con punto repetidor ubicado en Loma La Diputada.

• Equipos a utilizar:

• Fibra optica:

Debe utilizarse tecnologia Gigabit Ethernet (GE) en los equipos de todos los enlaces ópticos y que tengan los interfases de accesos adecuados ( ethernet, V.24, FXS, FXO)

• Onda Portadora:

Deben utilizarse terminales que permitan velocidad de 64 Kbps y reajuste automático de velocidad del enlace de acuerdo al nivel de ruido existente.

Multiplexor o Gateway que permita integrar los servicios de voz y datos (interfase serie, ethernet e interfase de voz analógicos).

Los equipos primarios (trampa de onda) deben soportar corrientes nominal del orden de los 1000 amperes.

• Radiocomunicaciones:

Debe utilizarse equipos de VHF (banda de 2 metros) y trunking operando en la flota de operacion. Tener presente si van existir operadores independientes para el parque eolico y la subestacion. Se requiere de torre aventada con todas las protecciones requeridas contra la corrosion marina (salitre). El sistema de alimentacion debe tener bateria incorporada para asegurar el servicio en caso de fallas de CA.

• Comunicaciones internas:

Este es referenciado especificamente a la operacion interna del parque y el mismo debe faciliar la operacion del parque. Debido a la extension y no tener conocimiento si en alcance de la inversion del parque esta contemplado un sistema de comunicacion interna. Especificamos un sistema inalambrico DECT en banda de 900 Mhz con las radiobases requeridas que permitan una cobertura total del mismo (6.35 X 1.9 Km) o sistema VHF(banda de 2 metros) con las radiobases requeridas que permitan una cobertura total del mismo, los terminales de cualquiera de los dos sistemas deben contar con características de MANOS LIBRES o VOX.

• Sistema de Alimentacion Asegurada:

Para la alimentación del equipamiento de comunicaciones se utilizará un conjunto Rectificador /Cargador de Baterías de 48 VDC y un banco de baterías con 4 horas de cobertura de servicio.

PE CABO LUCRECIA – PUNTA DE MULA,

LOCALIZACION PROPUESTA.

La zona se ha denominado Cabo Lucrecia – Punta de Mula, comprende una media luna desde Cabo Lucrecia casi en la latitud de Cabo Lucrecia, hasta Punta de Mula al

Noroeste, desde 200 m de la costa y hasta 2 km en profundidad, con una longitud estimada en 6 km y una extensión superficial aproximada de 13 km2 (Ver Anexo).

Dimensiones.

El cálculo estimado de las dimensiones del área solicitada se realizó en base a las coordenadas geográficas correspondientes.

Área total solicitada:

INSUMOS OPERATIVOS

· Combustible: Tipo: ……………… Cantidad: ……………..Procedencia: ………………

· Agua m3 /día Tipo: …………….. Necesaria: .. 2…………..Recuperada: ……………….

Potable: ..x……………… No potable: ………………….

• Energía eléctrica: Tipo de servicio: Monofásico:

Trifásico: X

• Carga total instalada: 150 KW, Máxima Demanda Instalada. 150 KW Kva

• o……….kw o………..hp. Voltaje requerido: 0 Consumo anual: …….. kw/h

NECESIDAD DE COMUNICACIONES:

• Enlace directo con fibra óptica mono modo.

• Par telefónico.

• Enlace punto a punto por radio frecuencia.

• Comunicación celular (GSM/GPRS)

Programación: Inicio de la construcción: 1/1/16, Puesta en marcha: 1/1/18

Características de la obra en cuenta a materiales y expresión arquitectónica:

Se construirá un parque eólico para la generación de energía eléctrica a partir de la fuerza de los vientos, mediante la utilización de turbinas, 34 en total, las cuales cuentan con una potencia de generación de 1,5 MW cada una para un total de 50 MW, estas máquinas están compuestas de una torre de sustentación tubular de altura igual a 70 m, de acero, dividido en tres secciones, los cuales se ensamblan al momento del montaje de la estructura, la máquina de generación y el rotor (hélices y buje). Toda la estructura y partes componentes cuentan con tratamiento adecuado contra los efectos agresivos del medio costero.

Los pesos de estos elementos son: Rotor: 33t, Nacelle (carcasa donde está instalada la turbina y acoplado el rotor):55t, Torre: 116t. Sus uniones serán atornilladas.

Todo este conjunto se fija a un cimiento de hormigón armado de forma octogonal de 14m por 14m de ancho y una profundidad de 2m, todo esto para el plato de cimentación, luego un pedestal de la misma forma pero de 4,30m de ancho y 1,30 de altura, para un volumen de hormigón fck=30 MPa de 270 a 300 m3 cada cimiento.

Estas máquinas estarán ubicadas en filas aproximadamente paralelas a la costa, separadas entre si a una distancia no menor de tres diámetros del rotor (70m), es decir de 210m a 250m, de acuerdo a la geología del lugar, dientes de perro, formaciones cavernosas, etc. Tendrán una plataforma (explanada) de tierra a su alrededor de 80m x 80 m, para el ensamblaje del rotor, el almacenaje previo al montaje de la máquina y todas sus partes y el montaje definitivo de las mismas, la cual será reducida a una dimensión de 50m x 50m, para las operaciones de mantenimiento y explotación, el área restante será reforestada según las exigencias de la licencia ambiental con las especies que se nos indique; dentro de esta área estará ubicado un transformador que recibirá la corriente de salida de las máquinas y las enviará a un centro de control donde se encuentran las celdas totalizadoras para el envío de la corriente a la red nacional. Este transformador estará protegido con una caseta de mampostería, piso de cemento o baldosas y techo de placa de hormigón armado, el mismo estará apoyado en una base de hormigón, levantado del nivel de piso como a mínimo a 2 m, su puntal libre de piso a techo será 6m como mínimo, contará con puertas y ventanas tropicalizadas para el funcionamiento adecuado del transformador

Serán enlazadas con un vial interior de 6m de ancho, el cual será a base de material de mejoramiento rocoso, o estéril de cantera, esto como imprescindible para su explotación y facilidad temporal durante los trabajos de construcción y montaje. Paralelo a este se ejecutará una línea eléctrica de 33KV soterrada a 1m de profundidad, separada a 2m de dicho vial, que sacará la electricidad generada hasta el centro de control.

Centro de control y edificio socio administrativo:

Será un edificio de dos plantas, de paredes de mampostería, piso de baldosas y techo de losas spiroll, carpintería de pvc, en planta baja se ubicarán los almacenes de materiales y útiles de la explotación, así como el trasformador y el grupo electrógeno de uso propio y en planta alta se encontrarán las celdas y el equipamiento tecnológico de tele comando, así como oficina, pantry y baño, esto como medida de mitigación de impacto contra las penetraciones del mar y los huracanes, tendrá un patio cercado de 30m X 30m, largo x ancho, dentro del cual se ubicarán la cisterna para el almacenamiento de agua de consumo la fosa Maura y el pozo de infiltración de residuales una vez tratados, o cualquier otra solución aprobada para este fin.

Se edificarán cuatro garitas de vigilancia y protección en los lugares que nos indiquen los organismos competentes vinculados a este objetivo, los cuales generalmente se solicita que sean suspendidos del nivel del terreno a altura no menor de 3m.

Figura 3. Esquema actual de la transmisión provincia Holguín.

Soluciones del suministro eléctrico a la SE Rio Seco 110 kV (nueva a construir) de evacuación de la generación de energía eléctrica de los futuros Parques Eólicos de Banes y el SEN.

Existe la traza de la LTE de 110 kV que unirá las Sub-Estación (SE) La Canela 110 kV con la SE Banes 110 kV (aproximadamente 21.0 km), la cual nunca se ha completado.

La idea original de la ya desaparecida UEB Desarrollo de INEL era transmitir la energía del PE a través de una LTE 110 kV de unos 20 km directamente hacia la nueva SE Banes 110 kV del SEN (situada cerca de Cantera, al Suroeste de Banes).

En estudio realizado para la transmisión de la generación del futuro PE de Banes se realice desde una SE de 110/34.5 kV (nueva a construir) se proponen las siguientes variantes:

• Construir un doble circuito a 110 kV que enlace la SE Río Seco 110 kV y se conecte a la LTE 110 kV Banes – La Canela 110 kV, abriéndola en un punto conveniente tan próximo como sea posible al centro de carga o generación (abrir línea cercana al motel Yatobá y continuar traza hasta enlazar con la SE Rio Seco 110 kV. Esta traza se realizaría por una zona relativamente llana paralela a los asentamientos Rio Seco y Las Marías), como se muestra en la Figura 4.

Figura 4. Monolineal futuro de la transmisión provincia Holguín propuesta 1.

• Construir un doble circuito a 110 kV que enlace la SE Río Seco 110 kV y se conecte a la LTE 110 kV Banes – La Canela 110 kV, abriéndola en un punto conveniente tan próximo como sea posible al centro de carga o generación, una línea de 220 kV desde la SE Cueto 220 kV hasta SE Rio Seco 110 kV, como se muestra en la Figura 5.

Figura 5. Monolineal futuro de la transmisión provincia Holguín propuesta 2.

En ambas propuestas construir enlaces en las líneas de sub-transmisión eléctrica con la SE Banes 110 kV y SE La Canela 110 kV.

La idea original propuesta de la desaparecida UEB Desarrollo de INEL es la de construir 2 PEs con capacidad de generación instalada de 51 MW cada uno en la zona desde Río Seco hasta Punta Caleta Honda y Cabo Lucrecia hasta Punta de Mulas, con posibilidad de ampliación a construir un tercer PE con la misma capacidad de generación instalada de 51 MW en la zona de Punta de Mulas hasta Playa Puerto Rico, para un total de generación instalada de los tres PEs de 153 MW. La zona se ha dividido en 3 regiones para la construcción de los PEs, que comprende una media luna desde Río Seco al Este y casi en la latitud de Cabo Lucrecia, hasta Punta Caleta Honda al Noroeste, desde 200 m de la costa y hasta 2 km en profundidad, con una longitud estimada en 6 km y una extensión superficial aproximada de 13 km2, denominadas:

• Río Seco – Punta Caleta Honda.

• Cabo Lucrecia – Punta de Mulas.

• Punta de Mulas – Playa Puerto Rico PE Río Seco hasta Punta Caleta Honda

El PE Río Seco – Punta Caleta Honda será alimentado por seis circuitos de 34.5 kV, que salen desde la SE Río Seco 110 kV con un transformador de 50 MVA/110 kV/34.5 kV, distribuidos de tal forma que la transferencia de la generación por las líneas de sub- transmisión eléctrica no sobre pase los 10 MW, teniendo enlaces entre ellas para aumentar la confiabilidad de la generación eléctrica.

PE Cabo Lucrecia – Punta de Mulas

El PE Cabo Lucrecia – Punta de Mulas será alimentado por seis circuitos de 34.5 kV, que salen desde la SE Río Seco 110 kV con un transformador de 50 MVA/110 kV/34.5 kV, distribuidos de tal forma que la transferencia de la generación por las líneas de sub- transmisión eléctrica no sobre pase los 10 MW, teniendo enlaces entre ellas para aumentar la confiabilidad de la generación eléctrica.

PE Punta de Mulas – Playa Puerto Rico

El PE Punta de Mulas – Playa Puerto Rico será alimentado por seis circuitos de 34.5 kV, que salen desde la SE Río Seco 110 kV con un transformador de 50 MVA/110 kV/34.5 kV, distribuidos de tal forma que la transferencia de la generación por las líneas de sub-transmisión eléctrica no sobre pase los 10 MW, teniendo enlaces entre ellas para aumentar la confiabilidad de la generación eléctrica.

De ejecutarse los primeros dos parques y la posibilidad de un tercero cerca de la playa Puerto Rico, ya sería necesaria la evacuación de la energía generada por ellos a través

de una línea de 220 kV, debido a que las líneas actuales no tendrían la capacidad necesaria.

Para ello, sería necesario construir una SE 220 kV/110 kV/34.5 kV en una zona cercana al PE Cabo Lucrecia – Punta de Mulas. La línea a 220 kV vendría desde la SE Cueto 220 kV, paralela a la de 110 kV hasta la SE Banes 110 kV. Ver Figura 5.

Además, se debe tener en cuenta que hay que prever cuatro salidas adicionales a 34.5 kV en la SE Río Seco 110 kV para asegurar las inversiones del MINTUR en el Este de las playas de Banes, una salida hacia la SE La Canela 110 kV y una línea hacia la SE Banes 110 kV, para aumentar la confiabilidad del SEN.

El efecto de incorporar sistemas de generación basados en energía renovables sería el de reducir la carga que es llevada por los grupos electrógenos, llegando incluso a existir cero consumo de diesel si existiera una completa relación entre la carga y las posibilidades de generación por energías renovables.

El máximo ahorro de combustible obtenido en los grupos electrógenos, a partir del uso de las energías renovables, nunca es mayor que la reducción proporcional de la carga que se sirve como resultado de su uso.

El máximo beneficio posible parte de una estrategia de control y operación del sistema que aproxime el uso de los grupos electrógenos, en un régimen ideal, a su uso de forma proporcional con la carga servida.

El sistema no debe provocar variaciones de tensión más allá de las que se permite en la red a la cual se conecte, en caso de estarlo.

Debe poseer una respuesta adecuada (desconexión / reconexión / sincronización), así como un monitoreo constante, a los disturbios de tensión y frecuencia que se originen en el sistema de distribución al cual esté conectado.

La calidad de la energía que entregue debe estar de acuerdo a lo establecido en el sistema de distribución.

Como se indicó en las Premisas Generales el Parque Eólico Río Seco tendrá una potencia de 51 MW y tendrá 34 AGs de 1,5 MW, con una configuración en 2 filas casi paralelas a la costa y a no menos de 300 m de ésta, con sus AGs en las posiciones más ventajosas para eludir condiciones geotécnicas desfavorables, dar cumplimiento al Decreto Ley N o 212 Gestión de la Zona Costera, minimizar el impacto de la marea de tormenta provocada por eventos meteorológicos peligrosos (huracanes, etc.) y optimizar el aprovechamiento del recurso eólico Conexión a red: A través de un transformador individual (step-up transformer) con relación de transformación de 690 V / 34,5 kV nominal, a 60 Hz, enfriado por aire, con celda compacta de medida, protección y enlace, ubicado fuera de la torre y preferiblemente en una caseta / contenedor prefabricada y protegida contra ambiente marino. Podrá ser de tipo seco encapsulado o en aceite.

El PE evacuará al SEN la energía que genere a través de una nueva SE propia a construir de 110/34,5 kV.

Para la recolección de la energía el PE contará con una red interior soterrada a 34,5 kV, compuesta (concepto preliminar) hasta por 6 circuitos para el enlace de clusters o grupos de 5 a 7 AGs. Los circuitos se extenderán por trincheras excavadas en un borde de los caminos interiores del PE.

Los circuitos individuales de 34,5 kV se agruparán en una trinchera común para conducirlos hasta el punto de entrada que se defina en la SE Río Seco. Todas las trincheras serán usadas además para el tendido de la red de fibra óptica para la comunicación y transmisión de datos del PE.

Esquema eléctrico de un parque eólico Doble circuito de entrada salida.

Conclusiones:

Se propone la evacuación de la energía eléctrica de los futuros PE de Banes por una línea de transmisión eléctrica de 110 kV en doble circuito, una SE Río Seco 110 kV/34.5 kV, y 18 circuitos de 34.5 kV que distribuirán la energía eléctrica desde la SE hasta los AGs, propuesta inicial de la desaparecida UEB De Desarrollo INEL; es la propuesta menos costosa, pero posee una infraestructura débil y poco confiable.

Se propone la evacuación de la energía eléctrica de los futuros PE de Banes por una línea de transmisión eléctrica de 110 kV en doble circuito, una SE Río Seco 110 kV/34.5 kV, y 18 circuitos de 34.5 kV que distribuirán la energía eléctrica desde la SE hasta los AGs, y dos circuitos de 34.5 kV con enlace para la SE La Canela 110 kV y SE Banes 110 kV, esta propuesta encarece la inversión pero brinda más confiabilidad y eficiencia al SEN.

Se propone la evacuación de la energía eléctrica de los futuros PE de Banes por una línea de transmisión eléctrica de 110 kV en doble circuito, con una línea de 220 kV, una SE Río Seco 110 kV/34.5 kV, y 18 circuitos de 34.5 kV que distribuirán la energía eléctrica desde la SE hasta los AGs, y dos circuitos de 34.5 kV con enlace para la SE La Canela 110 kV y SE Banes 110 kV, esta propuesta encarece la inversión pero brinda más confiabilidad, eficiencia y reduce las pérdidas al SEN.