Estudio de la ubicación de una Central Hidroeléctrica Reversible
El objeto del presente estudio consiste en la determinación de los emplazamientos óptimos de una central eólica o solar que pueda ser empleada en el funcionamiento de una central hidroeléctrica reversible en el ámbito de la comunidad autónoma de Aragón. Para ello, se realiza un análisis que se centra en establecer los lugares válidos de acuerdo a criterios de distancia a presas y embalses, disponibilidad del recurso, cercanía a líneas eléctricas y condicionantes del terreno y suelo, mediante el uso de Sistemas de Información Geográfica. Los datos de partida a emplear incluyen: mapas de localización de embalses, velocidades de viento, radiación solar, líneas eléctricas de alta tensión, usos del suelo y afecciones medioambientales. A través de la elaboración de esta información se obtienen mapas combinados que muestran los emplazamientos idóneos para una central eólica o solar, así como aquellos lugares que por su distancia a los embalses y líneas eléctricas permiten el aprovechamiento hidráulico reversible. Procesando los resultados anteriores se concluye en un mapa en el que se muestra la solución óptima de este estudio. Se analizan dos situaciones distintas: considerando las centrales hidroeléctricas ya existentes y valorando aquellas presas sin aprovechamiento hidroeléctrico. En el primer son viables cinco instalaciones, de las cuales se concluye que la óptima es la presa de Los Toranes. En el segundo caso existen más soluciones posibles. Finalmente, se analiza con mayor detalle los alrededores del embalse de Los Toranes para seleccionar con una precisión más elevada la ubicación de la central eólica o solar. Se recomienda realizar un estudio más exhaustivo de los diferentes parámetros que afectan a la localización de otra posible presa en relación con los embalses elegidos, pues resulta necesario obtener características hidrológicas, geológicas, geotécnicas, etc. que son propias de cada emplazamiento concreto.
| Trabajo sobre SIG | |
|---|---|
| Título | Estudio de la ubicación de una Central Hidraúlica Reversible |
| Autores | Juan Manuel Aguado 1005 Jorge Guarga 1461 Javier Santander 1223 |
| Asignatura | Sistemas de Información Geográfica Aplicados a la Ingeniería Civil |
| Curso | Curso 16/17 |
| Este artículo ha sido escrito por estudiantes como parte de su evaluación en la asignatura | |
1 | Introducción
El actual panorama energético, al cual se debe adaptar la sociedad, avanza hacia una gestión más eficiente de la energía producida, siguiendo la senda del desarrollo sostenible.
En este marco, el desarrollo de las centrales hidroeléctricas reversibles permite coordinar dos o más fuentes de energía, de manera que se almacene la energía eléctrica cuando la demanda sea reducida, y se turbine un cierto caudal cuando dicha demanda sea más elevada. La localización de este tipo de instalaciones depende de múltiples factores, no siempre técnicos, lo cual dificulta su emplazamiento preciso, por ello, se han considerado una serie de criterios generales que, en principio, deberían cumplir las diferentes soluciones.
Por otro lado, la energía solar y la energía eólica padecen de una falta de operabilidad, ya que no es posible seleccionar el momento en el que producen energía. Combinando adecuadamente estas dos energías con los aprovechamientos hidroeléctricos reversibles, se consigue una mayor integración de las energías renovables en el entramado energético general. Para abordar este problema se analizan las localizaciones con mayor radiación solar y potencial eólico que se sitúan en espacios no protegidos medioambientalmente con el objetivo de ubicar una central eólica o solar cercana a un embalse hidroeléctrico reversible.
2 | Metodología
Para resolver este problema se han empleado datos de diferentes fuentes con el objetivo de cubrir todos los parámetros y criterios que se han considerado en este estudio: ubicación de embalses ya existentes (hidroeléctricos y no hidroeléctricos), zonas protegidas medioambientalmente, usos del suelo, cercanía a redes de alta tensión, radiación solar, potencial eólico y geomorfología del terreno.
2.1 Datos empleados
• Inventario de Presas y Embalses. Ministerio de Agricultura, Pesca, Alimentación y Medio Ambiente y Red Hidrográfica Nacional (MAPAMA). Localización de presas y embalses y situación de la red hidrográfica.
• Visor del Sistema de Información Agroclimática para el Regadío, SIAR (MAPAMA). Datos de viento e insolación.
• Mapas eólicos del Centro Nacional de Energías Renovables (CENER) y del Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDEA). Datos eólicos.
• Infraestructura de Datos Espaciales de Aragón (IDEAragon). Áreas protegidas, límite autonómico.
• Instituto Geográfico Nacional (IGN). Modelos Digitales del Terreno (MDT) y Líneas eléctricas.
2.2 Proceso
2.2.1 Inventario de aprovechamientos hidroeléctricos
El primer paso a seguir es obtener un inventario con los embalses existentes en la Comunidad Autónoma de Aragón, para ello se recurre al Inventario de Presas y Embalses proporcionado por el Ministerio de Agricultura, Pesca, Alimentación y Medio Ambiente (MAPAMA).
2.2.2 Obtención de datos Meteorológicos
Para la determinación de la ubicación de las zonas más adecuadas para la instalación de una central eólica se recaban los datos de viento de las estaciones agroclimáticas disponibles en el visor SIAR del MAPAMA. Una vez recabada la información de 35 estaciones meteorológicas (en lo relativo a Ubicación, Radiación Solar y Velocidad Media del viento), se exportan los datos a QGIS y se crean mapas mediante interpolación (IDW para el mapa de viento y TIN para el mapa de radiación solar).
Adicionalmente se ha recurrido a los mapas eólicos proporcionados en las webs del Centro Nacional de Energías Renovables (CENER) y del Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE ).
2.2.3 Zonas Protegidas
Se unen las diversas capas que imponen restricciones medioambientales y de usos del suelo obteniéndose una capa con las áreas donde no es posible localizar esta infraestructura. Éstas se obtienen del IDEAragón, donde se detallan las distintas áreas protegidas y su razón de ser. Con estos datos se reducen los embalses con aprovechaminetos hidroeléctricos viables a aquellos que queden fuera de estas áreas.
2.2.4 Usos del suelo
Se ha analizado un mapa de usos del suelo para descartar todos aquellos suelos no urbanizables por algún motivo característico. También se han eliminado aquellos suelos urbanos consolidados y otros que no se consideran aptos para su uso. De esta forma, se han seleccionado aquellos suelos que son no urbanizables genéricos.
2.2.5 Líneas eléctricas
Se han analizado las líneas eléctricas de alta tensión. Se ha creado un buffer de 7 kilómetros de distancia a cada lado de la línea, descartando aquellas zonas situadas a mayor distancia.
3 | Resultados
De la intersección entre las zonas válidas por cercanía a líneas eléctricas, usos del suelo y zonas no protegidas, se obtiene la capa (verde pistacho) que contiene las zonas adecuadas para localizar la planta:
Se contrasta con la capa que contiene las zonas con velocidades medias de viento (verde azulado) superiores a 4 m/s, obteniendo las mejores localizaciones para un posible parque eólico:
En el mapa anterior se compara con las zonas viables para su localización, obteniéndose el mapa final de las zonas donde implantar un parque eólico. Se ha realizado también un buffer de 5 km alrededor de las áreas seleccionadas para considerar aquellos embalses ya construidos válidos por su cercanía. Se compara el mapa de radiación solar para hallar las mejores localizaciones para un parque fotovoltaico. Para ello, se consideran únicamente los lugares con radiación solar media anual superior a 1650 kWh/m2/año.
El mapa anterior se compara con las zonas viables para su localización, obteniéndose el mapa final de las zonas donde implantar un parque fotovoltaico. Se ha realizado también un buffer de 5 km alrededor de las áreas seleccionadas para considerar aquellos embalses ya construidos válidos por su cercanía.
En base a estos resultados se realiza un análisis de los embalses con mejores características, reduciendo la comparativa a cinco de ellos:
- Sotonera
- Grado I
- Barasona
- Santolea
- Los Toranes
Tras el análisis comparativo (radiación solar, potencial eólico, distancia a líneas eléctricas, uso del suelo, capacidad del vaso, topografía del entorno, etc.) se impone el embalse de “Los Toranes” como instalación idónea.
4 | Conclusiones
Finalmente, tras seleccionar la presa de "Los Toranes" como la adecuada para albergar la central hidroeléctrica reversible, se procede al estudio detallado de las inmediaciones de la misma. Para ello se dispone de:
- Ortofotos PNOA: Se realizarán inspecciones visuales para determinar si en las areas seleccionadas hay edificaciones u otros obstáculos que impidan la construcción de las centrales.
- Interpolaciones de Radiación solar y Velocidad media de viento realizadas con anterioridad. Se puede apreciar que el área de estudio se encuentra en una zona de valores medios
- Estudios de Orientación y pendientes: En este caso, se realizarán estudios adicionales en los mapas correspondientes a Los Toranes, de forma que se identifiquen las zonas de pendientes menores a 20º (en el caso del mapa de pendientes) y las zonas con orientaciones Sur-Este Sur-Oeste (en el mapa de orientaciones).
4.1 Parque Solar
En el mapa superior se muestran en la ortofoto todas aquellas orientaciones sur con pendiente inferior al 20% (razones constructivas). En color rojo semitransparente son las zonas con orientación este u oeste con pendiente inferior al 20%, y en rojo sólido son las regiones con orientación norte o pendiente superior al 20%.
4.2 Parque Eólico
En el mapa superior se muestra la ortofoto en la que se detallan en blanco las zonas con viento, a 100 m de altura, de más de 6,5 m/s y con pendientes inferiores a 20º. En gris las zonas con pendiente menor a 20% pero con velocidades inferiores a las minimas recomendadas; y en Negro las zonas en las cuales resulta inviable la construcción debido a las altas pendientes.
Las centrales hidroeléctricas reversibles se basan en el aprovechamiento de una fuente de energía auxiliar para devolver parte del agua sobrante aguas arriba. Este agua se devolverá en los momentos en que menos demanda eléctrica haya, por lo que necesitamos que ésta segunda fuente de energía esté disponible cuando la instalación lo necesite. En muchas ocasiones, esto sucederá en periodos nocturnos, por lo que, para no depender de baterías, se recomienda la instalación del parque eólico por encima del parque solar. El parque eólico que complementará a la presa de Los Toranes se ubicará en la zona blanca de la imagen superior, a 1 kilómetro de distancia de la presa.
5 | Anejos
Barasona y Grado 1 (Mapa de elevaciones)
Barasona y Grado 1 (Mapa de Orientaciones)
Barasona y Grado 1 (Mapa de Pendientes)
Los Toranes (Mapa de elevaciones)
Los Toranes (Mapa de Orientaciones)
Los Toranes (Mapa de Pendientes)
