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 Selección del sitio del molino de viento mediante teledetección y SIG: un estudio de caso en Andaman, India

1. INTRODUCCIÓN

Las islas Andaman y Nicobar son las cumbres de una cordillera submarina que se extiende sobre la gran zona de sutura tectónica que se extiende desde el Himalaya oriental hasta el Arakan a lo largo de la frontera con Myanmar y finalmente a Sumatra y Sundaes menores. Este archipiélago consta de un grupo de 572 islas, islotes y afloramientos rocosos, pero hay un total de 352 islas importantes que comprenden la cadena principal de Andaman y Nicobar, el archipiélago Ritches y las islas volcánicas de Narcondam y Barren. Las islas se extienden sobre un área de 8,249 kilómetros cuadrados, de los cuales 6,408 kilómetros cuadrados están ocupados por el grupo Andaman y 1,841 kilómetros cuadrados por los grupos de islas Nicobar. El grupo Andaman consta de 324 islas de las cuales 24 están habitadas, mientras que el grupo Nicobar incluye 28 islas de las cuales 12 están habitadas. La topografía ondulada y los valles intermedios caracterizan la fisiografía de este archipiélago. Hay varios arroyos de secano, que se secan durante el verano. Todas las islas principales soportan un crecimiento exuberante de bosques de hoja perenne, semiperenne, húmedo, caducifolio y litoral desde el borde del agua hasta la cima de la montaña, dependiendo de la topografía y la naturaleza del suelo. Para fines administrativos, las islas se dividen en dos distritos, a saber, Andaman y Nicobar. Hay un total de 204 aldeas de ingresos de los cuales 197 están en el distrito de Andaman. Andaman y Nicobar están teniendo una buena rotación económica a través de la industria del turismo debido a su rica belleza escénica natural y sus recursos naturales. Al mismo tiempo, estas islas se enfrentan a problemas tales como el crecimiento de la población, el desarrollo comercial, etc. y, a su vez, la escasez de energía.

Las necesidades energéticas cada vez mayores de las islas deberán tenerse en cuenta en el Plan Maestro a largo plazo, incluso en este estado. La dependencia debe depender completamente de los recursos locales: biomasa y otros recursos de las islas, así como de los vastos recursos renovables del océano y la atmósfera. A este respecto, es posible que la tecnología que podría desarrollarse y perfeccionarse para las islas también sea un elemento innovador para el programa nacional. La producción de biomasa podría llevarse a cabo a escala acelerada en condiciones muy favorables. Los recursos solares, de mareas y eólicos podrían ser de gran importancia. Los recursos del océano plantean nuevos desafíos para nuestros científicos y tecnólogos. Cuando la producción agrícola, el desarrollo industrial y la explotación económica de los recursos oceánicos van de la mano, es probable que el problema energético sea una limitación si no se toman medidas oportunas en esa dirección (Qasim 1998).

Es probable que el poder se convierta en una seria limitación. A menos que se descubran recursos en la isla, es probable que las centrales térmicas que utilizan carbón o petróleo diesel sean extremadamente caras. Además, la contaminación que surge del combustible podría estropear los recursos naturales de la isla. Las posibilidades de energía hidroeléctrica son limitadas debido a la naturaleza no perenne de los ríos. En este contexto, podría ser necesario explorar vigorosamente fuentes alternativas de energía. Tres enfoques que probablemente serán fructíferos son la energía geotérmica, la energía eólica y la conversión de energía térmica oceánica (OTEC). Debido al origen volcánico de las islas principales, es posible que estén disponibles sitios geotérmicos adecuados para la generación de energía a gran escala. OTEC ya está planeado para las islas Lakshadweep. Los posibles sitios OTEC también deben ser explorados por los Andaman. Además, se ha intentado muy poco explorar el uso de la energía eólica. Los sitios apropiados de buena energía eólica podrían ser seleccionados utilizando tecnología satelital para promover los molinos de viento (Qasim 1998).

Para aliviar la presión sobre la tierra disponible y los recursos hídricos debido al aumento de la población en las islas actualmente habitadas, es necesario examinar la posibilidad de trasladar una parte de esta población a las islas deshabitadas después de la creación de las instalaciones necesarias. En algunas de estas islas, la energía solar y eólica está disponible a niveles explotables. El uso de células solares fotovoltaicas y molinos de viento para la generación de energía contribuirá en gran medida a su desarrollo. La capacidad de generación de los sistemas de energía eólica varía de 100 vatios a 4 megavatios. Los sistemas requieren la instalación de un generador con rotor, torre, banco de baterías y unidad de control. Un generador con una capacidad promedio de 500 W con un rotor de 5 m de diámetro y una vida útil de 10 años puede costar Rs. 10,00,000 (TEDA 1999). Estos sistemas pueden beneficiar a los centros turísticos costeros, ya que estas áreas generalmente están expuestas al viento. Es necesaria una velocidad media del viento de más de 4 m por segundo para que la energía eólica sea económicamente viable. En este caso, los generadores eólicos son a menudo más baratos que los generadores solares fotovoltaicos y diésel. Se requieren técnicos expertos para instalar y mantener el sistema. El mantenimiento requiere un control regular y acceso a piezas nuevas (Huttche et.al. 2002).

Debido a la importante relación entre la potencia disponible y la velocidad del viento, la turbina debe ubicarse adecuadamente para permitir el libre movimiento del viento. La energía eólica es una forma particularmente atractiva de generar electricidad porque es esencialmente libre de contaminación. Más de la mitad de toda la electricidad que se usa en la India se genera al quemar carbón, y en el proceso, se emiten a la atmósfera grandes cantidades de metales tóxicos, contaminantes del aire y gases de efecto invernadero. El desarrollo del 10% del potencial eólico en los 10 estados indios más ventosos proporcionaría energía más que suficiente para desplazar las emisiones de las centrales eléctricas de carbón de la nación y eliminar la principal fuente de lluvia ácida de la nación; reducir las emisiones de dióxido de carbono (el gas de efecto invernadero más importante); y ayuda a contener la propagación del asma y otras enfermedades respiratorias agravadas o causadas por la contaminación del aire en este país. Si la energía eólica proporcionara el 20% de la electricidad de la nación, un objetivo muy realista y alcanzable con la tecnología actual, podría desplazar más de un tercio de las emisiones de las centrales eléctricas de carbón, o todas las radiactivas. Residuos y contaminación del agua de las centrales nucleares. La Tabla 1 muestra la energía eólica instalada a nivel estatal en India.

Cualquier plan de desarrollo de las islas debe basarse en la necesidad a largo plazo, teniendo en cuenta los recursos naturales tanto vivos como no vivos, el estado ecológico, la belleza natural y el estado actual de desarrollo de la región. Esto requiere una base de datos confiable y actualizada sobre los recursos naturales y su distribución en el espacio. Con los métodos convencionales, los datos obtenidos a menudo requieren mucho tiempo y son menos accesibles. La tecnología de detección remota con su sistema de recopilación de datos uniforme e imparcial tiene la capacidad de proporcionar la información que tanto se necesita en grandes áreas en una vista sinóptica única, en poco tiempo y a intervalos periódicos. Para áreas inaccesibles, esta es la única fuente de recopilación de datos. Por lo tanto, para identificar los sitios de los molinos de viento como un proyecto piloto para North Passage Island, se utilizaron técnicas de teledetección y SIG.

Para proponer sitios adecuados para los molinos de viento utilizando la Teledetección y SIG, se adoptaron los siguientes criterios:

1. Región llana plana y la pendiente de menos de 5 °

2. La cobertura mínima del dosel con la altura de los árboles debe ser inferior a 40 m.

3. Las regiones circundantes deben tener menos de 60 m de elevación

4. El lado de barlovento es más adecuado que el lado de barlovento

5. Abra la costa como una brecha de montaña que produce un efecto de canalización del viento

6. & # 39; U & # 39; regiones del valle en forma con buena velocidad del viento

Estado Al 31.03.2002 Al 31.03.2003 Al 31.01.2004

Proyectos de demostración (MW) Proyectos del sector privado (MW) Capacidad total (MW)

Proyectos de demostración (MW) Proyectos del sector privado (MW) Capacidad total (MW) (MW)

Andhra Pradesh 5.4 87.2 92.6 5.4 87.2 92.6 92.8

Gujarat 17.3 149.6 166.9 17.3 155.8 173.1 201.2

Karnataka 2.6 66 68.6 2.6 121.7 124.3 177.5

Kerala 2 – 2 2 0 2 2

Madhya Pradesh 0.6 22 22.6 0.6 22 22.6 22.6

Maharashtra 6.4 392.8 399.2 8.4 392.8 401.2 401.3

Rajasthan 6.4 9.7 16.1 6.4 54.3 60.7 109

Tamil Nadu 19.4 838.1 857.5 19.4 970.9 990.3 1119.7

Bengala Occidental 1.1 – 1.1 1.1 0 1.1 1.1

Otros 1.6 – 1.6 1.6 0 1.6 –

Total (toda la India) 62.8 1565.4 1628.2 64.8 1804.7 1869.5 2117.2

Fuente: TADA (1999)

Tabla 1: Capacidad instalada de energía eólica a nivel estatal en India

2. ÁREA DE ESTUDIO

Las islas Andaman y Nicobar están situadas en la Bahía de Bengala a 6 ° y 14 ° de latitud norte, 92 ° y 94 ° E de longitud. Para fines administrativos, las islas se dividen en dos distritos, a saber, Andaman y Nicobar. El primero consta de dos subdivisiones, a saber, South Andaman y Mayabunder, que consta de cuatro tahsils. El distrito de Nicobar se divide en Car Nicobar y Nancowry tahsil. Los cuatro tahsils del distrito de Andaman son Diglipur, Mayabunder, Rangat y South Andaman. El sur de Andaman Tahsil se bifurca en dos tahsils a saber, Port Blair y Ferrargunj. En la actualidad, 36 islas en las islas Andaman y Nicobar están habitadas. La población según el censo de 1991 es de 2,80,661 y según el censo de 2001 es más de 3,50,000 en las islas Andaman y Nicobar. De la población total, la mayoría (90%) son colonos de fuera de las islas.

3. METODOLOGÍA

Se utilizó el método de mapeo GIS para identificar y mapear los sitios con potencial de energía eólica en North Passage Island. Con el uso del software Arc View GIS, se digitalizaron, rectificaron, analizaron e integraron mapas temáticos como el uso del suelo, el modelo de elevación tridimensional y la pendiente para identificar sitios adecuados para la construcción de molinos de viento.

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El fluido (aire) que impulsa el rotor es mucho menos denso que el agua, por lo que el diámetro del rotor debe ser mucho mayor que el rotor de una turbina hidráulica. Una turbina hidráulica capaz de generar un megavatio (MW) de energía tendría varios metros de diámetro; el rotor de una turbina eólica de 1 MW tendría aproximadamente 54 metros de diámetro. En segundo lugar, la energía eólica está disponible en un rango geográfico mucho mayor que la energía hidroeléctrica según AWEA 2003.

Las buenas velocidades del viento son importantes. La energía que contiene el viento es una función del cubo de su velocidad (Jeyakumar et.al., 2002). Esto significa que un sitio con vientos promedio de 12 mph tiene más del 70% más energía que un sitio con vientos promedio de 10 mph.

La energía eólica producida varía con el cubo de la velocidad del viento. La masa de aire (m) con velocidad (v) y densidad (d) que fluye por unidad de tiempo a través del área (A) barrida por las aspas de una turbina eólica de eje horizontal convencional es dAV. Así, la energía cinética de esta masa de aire está dada por 1 / 2mV2 = 1 / 2dAV3. Por lo tanto, es muy importante ubicar los parques eólicos en áreas con velocidades de viento promedio altas. La velocidad del viento aumenta con la altura sobre el suelo; También aumenta sobre áreas abiertas (mar, lago grande, etc.). Se ha visto que para el desarrollo de energía eólica, los sitios con velocidades promedio del viento de 6.5 a 8 m / seg son los sitios ideales (Suneel 1995). La densidad de energía eólica observada en el grupo de islas Andaman está dentro del rango de 55.30 a 106.60 W / M2.

El uso de la teledetección y el SIG para la selección del sitio para los molinos de viento tiene muchas ventajas, ya que reduce el tiempo, el costo y la mano de obra para localizar estaciones de monitoreo de viento, proporciona conocimiento predefinido para ubicar estaciones de monitoreo de viento, se pueden identificar áreas inaccesibles, integrarse y un estudio en perspectiva podría mejorar aún más el potencial de investigación científica para la ubicación del sitio del molino de viento. La Tabla 2 muestra los datos a nivel de isla de las estaciones de monitoreo de viento para sitios potenciales en las Islas Andaman y Nicobar. Uno de los mejores sitios posibles para ubicar máquinas eólicas es la cima de una colina suave y bien redondeada con una pendiente suave que se extiende sobre una llanura plana. Un sitio ubicado en una isla en un lago o un mar suele ser un sitio excelente; llanura abierta, una costa abierta como una brecha de montaña que produce el embudo del viento es buena. El sitio propuesto para los molinos de viento cae en la extensión de latitud y longitud de 12 ° 17 & # 39; 00.50 "N – 12 ° 17 & # 39; 54.94" N y 92 ° 55 & # 39; 53.74 "E – 92 ° 56 & # 39 ; 06.62 "E (Figura 1). El área del sitio propuesto es de 50 hectáreas. Se podrían generar alrededor de 5 MW de electricidad en esta área.

S. No Latitud Longitud Estación Densidad de energía eólica (W / M2) a 20 m de altitud

1 10 ° 34 "92 ° 26" Bahía Sur 106.60

2 08 ° 15 "93 ° 08" Minyuk 62.60

3 08 ° 13 "93 ° 10" Chukmachi 66.20

4 13 ° 14 "92 ° 57" Ramkrishnagram 55.30

5 12 ° 53 "92 ° 54" Pokkadero 63.10

6 11 ° 39 "92 ° 45" Línea Barkath 63.00

7 11 ° 40 "92 ° 44" Bahía Phoenix 68.50

Fuente: CWET 2000

Tabla 2. Estación de monitoreo de viento en islas en las islas Andaman y Nicobar
Las estaciones de monitoreo de viento informan sobre lugares como Ramakrishnagram, Pokkadero, la bahía de Phoenix, la línea Barkath, South Bay, Minyuk y Chukmachi revelan que la dirección general del viento es hacia el sur – SW y su energía varía de 55.30 W / M2 a 106.20

W / m2 (Figura 2). La energía eólica baja se observa en el continente mientras que en la costa la energía eólica es alta. Además, el lado de barlovento de la elevación tiene una energía eólica máxima, mientras que en su lado inclinado la energía del viento se reduce debido a su cubierta de cubierta gruesa y la dispersión de los vientos debido a las regiones elevadas.

En general, las islas pequeñas situadas en el lado de sotavento de las islas más grandes que tienen una elevación superior a 60 m no podrían proponerse para los molinos de viento debido a su elevación y efectos de dosel. Mientras que en el caso de North Passage Island está rodeada de islas como Baratang en el este, Middle Andaman en el norte y estrecho en el sur. Aunque está rodeado por las islas elevadas más grandes, la ubicación geográfica es muy adecuada para los molinos de viento. El lado este del pasaje norte tiene un pasaje, el estrecho de Homfrey. Actúa como un embudo para el flujo del viento. La elevación circundante de esta isla es inferior a 60 my está a unos 7 km de la costa de la isla Baratang. Por lo tanto, esta isla tiene una excelente ubicación geográfica para utilizarla en la construcción de molinos de viento.

Para North Passage Island, el análisis de la pendiente se lleva a cabo utilizando el software Arc View GIS que revela que la mayoría de la isla cae dentro de la pendiente de 10 °. El área propuesta para la construcción del molino de viento está dentro de una pendiente de 5 °. Esta pendiente es más adecuada para erigir molinos de viento continuamente en el terreno. La topografía del área de estudio revela que hay un valle en forma de U que se encuentra entre la porción norte y este de la isla. La altura máxima de la parte norte de la isla es de 64 metros y la parte oriental de la isla es de 84 metros. Esta región del valle está rodeada de mar y se observa una cantidad favorable de flujo de aire debido a esta topografía en forma de U. La acción continua del viento hace de esta una excelente localidad para la construcción de molinos de viento. Debido al valle en forma de U y la proximidad al mar, se descubrió que la acción del viento tenía buena velocidad.

La electricidad generada a través de este molino de viento también podría transferirse a las islas habitadas más cercanas. Las siguientes islas fueron las islas habitadas más cercanas de North Passage Island (Figura 3). La distancia de North Passage a Long Island es de 7.8 km, el Estrecho es de 8.3 km, Baratang es de 15.11 km y North Andaman es de 11.9 km. La implementación de este estudio sería extremadamente útil para los habitantes de esta isla, así como para las islas vecinas cercanas.

5. CONCLUSIÓN

Este estudio investiga el potencial de la tecnología satelital para identificar el sitio para erigir molinos de viento. El uso del software ArcGIS para la integración de información temática como geomorfología, viento, uso del suelo, etc. a través de imágenes satelitales, datos de levantamiento de campo y otra información de atributos mejora el estudio y aumenta su precisión. Se podría intentar un estudio similar en otras partes de las islas Andaman, donde el flujo de aire es libre y probablemente en el lado de barlovento de la isla, es decir, la parte occidental de Andaman.

RECONOCIMIENTO

El autor agradece al Ministerio de Medio Ambiente y Bosques por brindar apoyo financiero y al Director, CWET, Chennai por proporcionar información relevante para validar este estudio.

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