Librtd y Ordn REPÚBLICA DE COLOMBIA MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA Atls d Vinto y Enrgí Eólic d Colombi Librtd y Ordn REPÚBLICA DE COLOMBIA MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA UNIDAD DE PLANEACIÓN MINERO ENERGÉTICA U P M E
ÁLVARO URIBE VÉLEZ, Prsidnt d l Rpúblic d Colombi MINISTROS DEL RAMO Luis Ernsto Mjí Cstro, Ministro d Mins y Enrgí Sndr Suárz Pérz, Ministr d Ambint, Vivind y Dsrrollo Trritoril INTEGRANTES DEL EQUIPO DE TRABAJO IDEAM Crlos Cost Posd, Dirctor Gnrl Mximilino Hnríquz Dz, Subdirctor d Mtorologí José Frnklyn Ruiz Murci, Físico, Espcilist y Msc Mtorologí UPME Crlos Arturo Flórz Pidrhít, Dirctor Gnrl Albrto Rodríguz Hrnándz, Subdirctor d Plnción Enrgétic Hnry Josué Zpt Lsms, Físico PROFESIONALES DE APOYO IDEAM Jimmy Ynly Mlo Frnco, Ing. Sistms, Espcilist n Informátic y Msc Mtorologí Emprtriz Espñol Plcios, Estdístico Olg Ccili Gonzálz Gómz, Ing. Gógrfo Esprnz Prdo Prdo, Ing. Agrónomo, SIG CONSULTORES ESPECIALISTA Jorg Aníbl Z Mzo, Mtorólogo TÉCNICOS DIGITADORES Angélic Glno Díz José Álvro Fjrdo Arévlo Avlino Suárz Rubio Grmán Andrés Frnco Aguirr Jorg Alonso Smm Lázro Suplno Cstlblnco Andrés Riño Flchs Moisés Vlnci Vlnci Zulm Inés Albrrcín Morls Kt Kthrin Polo Hrnándz Crlos Rmón Albrrcín Rmírz Cludi Johnn Cro Monroy José Mnul Rojs Hidlgo Dnil Augusto Glán Grzón Armint Vg Burgos Mnul Pñ Hurtdo El prsnt documnto s poyó n studios, dtos informción suministrdos por ntidds como l IDEAM, CENICAFE, CAR, SENAMI y MRI. Atls d Vinto y Enrgí Eólic d Colombi / 2
Agrdcimintos Agrdcimintos S hc un rconociminto l poyo d ls oficins dministrtivs y jurídics y n gnrl los funcionrios y x funcionrios d l UPME y l IDEAM qu prticipron n st proycto, sin cuyo port no hubis sido posibl l rlizción dl Atls. Asimismo, s hc un rconociminto l Dr. álvro Pinill, profsor d l Univrsidd d los Ands, l Msc Julio Mrio Rodríguz, x docnt d l Univrsidd Ncionl d Colombi y l Ing. Mcánico Luis Crlos Romro, d UPME, por sus oportunos y vliosos ports. D igul mnr ls ntidds qu hn rcopildo y gnrdo informción climátic d dircción y vlocidd dl vinto: CAR José Agustín Cortés Gómz, Subdirctor d Ptrimonio Ambintl Humbrto Hrnándz Ro CENICAFE Orlndo Guzmán Mrtínz, Ingniro Agrónomo y Agromtorólogo. METEOROLOGICAL RESEARCH INSTITUTE MRI (JAPÓN) Dr. Hiroki Kondo, Dirctor dl Dprtmnto d Invstigcions Climátics d MRI SENAMI (PERÚ) Myor Gnrl FAP Jun Ovido Mott, Jf d SENAMI y Rprsntnt Prmnnt d Prú nt l OMM 3 / Atls d Vinto y Enrgí Eólic d Colombi
y Enrgí Eólic d nto Co i v lom d s l bi At A s tl d tl A d Vinto rgí Eó En ls y Vinto y Enrgí sd E mbi Atls d olo V C i d d C d ombi ol lic y Enrgí Eólic d nto Co Vi lo m bi Enrgí Eólic mbi olo At C y to n óli c
Contnido Contnido PRÓLOGO 7 ATLAS DE VIENTO Y ENERGIA EÓLICA DE COLOMBIA 8 Introducción 11 Estructur dl Atls 11 Etps dl trbjo 13 Rsultdos 14 Conclusions 15 Rcomndcions 16 Cómo utilizr los mps d vinto y dnsidd d nrgí ólic? 16 CAPÍTULO I. VELOCIDAD DEL VIENTO EN SUPERFICIE 19 CAPÍTULO II. DESVIACIÓN ESTÁNDAR DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO EN SUPERFICIE 35 CAPÍTULO III. SESGO DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO EN SUPERFICIE 49 CAPÍTULO IV. DISTRIBUCIÓN HORARIA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO EN ZONAS CON MAYOR APROVECHAMIENTO DE POTENCIAL EÓLICO 63 CAPÍTULO V. DENSIDAD DE ENERGÍA EÓLICA A 20 Y 50 METROS DE ALTURA 75 ANEXO 1. DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN DE VIENTOS EN LA ATMÓSFERA 105 1.1 Los orígns dl vinto 105 1.2 Prsión tmosféric 105 1.2.1 L prsión con l ltur 106 1.2.2 Isobrs 106 1.2.3 Prsión obsrvd nivl dl mr 107 1.2.4 Suprficis d prsión constnt 107 1.2.5 Prsión y tmprtur 108 1.2.6 Cntros d lt prsión 108 1.2.7 Cntros d bj prsión 109 1.3 Furzs qu moduln l vinto 109 1.3.1 Furz dl grdint d prsión 109 1.3.2 Furz d coriolis 101 1.3.3 Furz d fricción 112 1.3.4 Vintos locls 114 5 / Atls d Vinto y Enrgí Eólic d Colombi
1.4 Fctors qu fctn l vinto n Colombi 119 1.5 Vribilidd spcio-tmporl 120 Bibliogrfí 122 ANEXO 2. MEDICIÓN, PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN Y RED DE ESTACIONES QUE MIDEN VIENTO EN COLOMBIA 123 2.1 Critrio pr l mdición dl vinto 123 2.1.1 Vlocidd dl vinto 124 2.1.2 Dircción dl vinto 124 2.2 Mdición y unidds 124 2.3 Utilidd d l vribl 126 2.4. Procsminto d l informción d vintos pr l Atls Eólico Ncionl 127 2.4.1 Evlución gráfics 128 2.4.2 Estcions básics pr l mdición dl vinto 129 2.4.3 Rd d stcions pr Atls Eólico Ncionl 129 Bibliogrfí 133 ANEXO 3. MODELOS ESTADÍSTICOS APLICADOS A LOS DATOS DE VIENTO 135 3.1 Mtodologí pr l stimción d dtos fltnts n ls sris mnsuls d l vribl: dircción y vlocidd dl vinto 135 3.2 Dscripción dl modlo 135 3.3 Construcción dl modlo 135 3.3.1 Idntificción dl modlo 135 3.3.2 Estimción d los prámtros involucrdos n l modlo 136 3.3.3 Critrios pr vlidción dl modlo 136 3.4 Estimción d dtos fltnts 136 3.5. Análisis probbilístico d l informción d l vlocidd dl vinto 138 3.5.1 Análisis dscriptivo d l informción horri 138 3.5.2 Distribucions d probblidd mpíric 138 3.5.3 Modlo d probbilidd Wibull y prub d bondd d just 139 3.5.4 Apliccions n l informción horri y mnsul 139 3.5.5 Distribución d frcuncis d l vlocidd dl vinto 140 3.6 Rsultdos d los prámtros lf y bt 143 Bibliográfi 148 ANEXO 4. MODELAMIENTO FÍSICO DEL VIENTO Y LA ENERGÍA EÓLICA 149 4.1 Mtodologí pr l Atls d Vinto 150 4.2. Intrpolción spcil dl vinto 152 4.3 Corrcción dl vinto horizontl por orogrfí 154 4.4 Crctrizción stdístic dl vinto 159 4.5. Mtodologí usd pr l cálculo d l nrgí ólic 160 4.6. Estimción d incrtidumbrs pr l cálculo d l dnsidd d nrgí ólic 167 Bibliográfi 168 Atls d Vinto y Enrgí Eólic d Colombi / 6
Prólogo Prólogo El sr humno h ido dmndndo cd vz más nrgí pr su dsrrollo, l myorí d ll gnrd prtir d combustibls fósils contminnts, qu contribuyn l fcto d invrndro y l cmbio climático. En los últimos ños ls nrgís rnovbls hn stdo cd vz más prsnts pro su uso s ún limitdo n l myorí d los píss. Hoy n dí s imposibl vivir sin nrgí. Es rqurid pr iluminción d vís y vivinds, l clfcción y rfrigrción, l cocción d limntos, n l comunicción y l trnsport y, n gnrl, n ls divrss ctividds humns. Al igul qu n l stisfcción d sts dmnds, s hc tmbién imprioso vnzr hci l logro d un mundo mnos contmindo n cumpliminto d ls mts dl llmdo dsrrollo sostnibl, qu nos v prmitir djrls ls nuvs gnrcions ls mjors condicions mbintls pr qu l vid continú sin tnts dificultds y contingncis y sin pligro pr l mism suprvivnci d los srs vivos y su propio hábitt. Ls funts rnovbls d nrgí, como l ólic, s constituyn hoy n dí n vliosos rcursos más limpios qu los origindos n ls funts fósils. Estos rcursos son cd vz más comptitivos, n spcil si s tom n considrción qu prmitn ugurr s dsrrollo más sostnibl n l Tirr. Colombi, por su posición n l frnj tropicl, con grn vribilidd n l structur físic d sus cordillrs y por su loclizción frnt l mr Crib y l océno Pcífico, dquir un condición privilgid n rcursos rnovbls d nrgí como l socid con l vinto. El Gobirno Ncionl, l tomr n considrción su rsponsbilidd n logrr un dsrrollo socil y conómico qu prmit consrvr l mdio mbint n sus mjors condicions d quilibrio sostnibl, h mtrilizdo n bun prt su grn intrés n st tm trvés d l Ly 697 d 2001 n l cul s ordn l rlizción d invntrios ncionls d los rcursos nrgéticos rnovbls con qu cunt l pís, con l fin d conocr ls potncilidds n s mtri. El Instituto d Hidrologí, Mtorologí y Estudios Ambintls, IDEAM, y l Unidd d Plnción Minro Enrgétic, UPME, n un sfurzo conjunto hn lbordo l prsnt Atls d Vinto y Enrgí Eólic d Colombi, qu ponn disposición d tod l socidd y, n spcil, d los plnificdors y d los tomdors d dcisions n progrms y proyctos d dsrrollo nrgético ncionl y rgionl. Crlos Arturo Flórz Pidrhít Dirctor Gnrl Unidd d Plnción Minro Enrgétic UPME Crlos Cost Posd Dirctor Gnrl Instituto d Hidrologí, Mtorologí y Estudios Ambintls, IDEAM 7 / Atls d Vinto y Enrgí Eólic d Colombi
y Enrgí Eólic d nto Co i v lom d s l bi At A s tl d tl A d Vinto rgí Eó En ls y Vinto y Enrgí sd E mbi Atls d olo V C i d d C d ombi ol lic y Enrgí Eólic d nto Co Vi lo m bi Enrgí Eólic mbi olo At C y to n óli c