Proyectos mini eólicos - Suiza: Energía del viento con beneficios económicos y sociales

A continuación se describen dos ejemplos de implementación de sistemas mini eólicos en contextos rurales: el primero en una finca agrícola de Orbe, Suiza, y el segundo en Barranquilla, Colombia. Estos casos ilustran cómo la energía eólica puede adaptarse a necesidades y condiciones locales diversas, potenciando el desarrollo sostenible y la autosuficiencia energética.

Ejemplo de mini eólico

Caso de Estudio 1: Proyecto mini eólico en Orbe, Suiza

Este proyecto consiste en un un sistema mini eólico autónomo (off-grid) ubicado en una finca agrícola en Orbe, Suiza. Su principal objetivo es proporcionar energía fiable para las operaciones agrícolas y la vivienda rural, con la opción de inyectar excedentes a la red eléctrica local.

• Ubicación: Finca agrícola en Orbe, Cantón de Vaud, Suiza

• Coordenadas: 46.712796°N, 6.585274°E

• Altitud: 463 metros sobre el nivel del mar

• Topografía: Meseta suiza, terreno agrícola abierto

• Tipo de sistema: Aaislado con posibilidad de inyección a red

• Objetivo energético: Autosuficiencia eléctrica agrícola y doméstica, inyección futura de excedentes

Paso 1 - Evaluación del recurso Eólico en Orbe, Suiza: Para planificar un proyecto eólico en Orbe, es fundamental caracterizar el viento local y estimar la velocidad a la altura del aerogenerador. Datos climáticos principales (MeteoSuisse, 2017):

• Velocidad media anual a 10 m: v_10 = 4 m/s

• Parámetros de la distribución Weibull: k = 2 (forma: viento relativamente estable) c = 4.5 m/s (escala: velocidad media)

• Rugosidad del terreno: α = 0.15 (exponente de Hellman para terreno rural)

Global Wind Atlas, valor a Orbe 4.0m/s

Cálculo velocidad a 18 m de altura: Se utiliza la ley de potencia para ajustar la velocidad medida a 10 m a la altura de la torre (18 m), esta altura es una buena opción para capturar vientos más fuertes y superar la altura de los edificios agrícolas o árboles cercanos, que podríamos estimar en unos 8-10 metros. Utilizaremos la Ley de Potencia para calcular la velocidad del viento a la altura de nuestra torre:

v_h = v_{ref} × (h / h_{ref})^α

v_18 = 4 × (18 / 10)^0.15

v_18 = 4.368m/s

La distribución estadística de Weibull, para dimensionar un sistema eólico con altísima precisión, se necesitaría usar la curva de potencias del aerogenerador y, para todo el rango de vientos posibles, multiplicar la potencia instantánea por la probabilidad de cada velocidad (f(v)), sumando todas para obtener la energía anual (integrar la curva de potencia contra Weibull):

f(v) = (k / c) × (v / c)^(k - 1) × exp(- (v / c)^k)

• f(v): Probabilidad relativa de que el viento tenga velocidad v

• k: Parámetro de forma (~2 en zonas rurales, indica estabilidad del viento)

• c: Parámetro de escala (aprox. 4.5 m/s en Orbe, coincide con velocidad característica local)

Ajuste de parámetros a 18 m:

• k₁₈ = k₁₀ = 2 (constante, distribución Rayleigh)

• c₁₈ = c₁₀ × (18/10)^α = 4.5 × 1.092 = 4.91 m/s

Ejemplo para v = 5 m/s:

k / c = 2 / 4.91 = 0.407

(v / c)^(k – 1) = (5 / 4.91)^1 = 1.017

exp(- (5 / 4.91)^2) = exp(-1.035) = 0.355

f(5) = 0.407 × 1.017 × 0.355 = 0.147 (14.7% del tiempo el viento estará cerca de 5 m/s)

Velocidades características usando función Gamma

Velocidad Media:

v_bar = c × Γ(1 + 1/k) = 4.91 × Γ(1.5) = 4.91 × 0.8862 = 4.35 m/s

Velocidad más Probable:

v_mp = c × ((k-1)/k)^(1/k) = 4.91 × (0.5)^0.5 = 4.91 × 0.7071 = 3.47 m/s

Velocidad Media Ponderada por Energía:

v_E = c × Γ(1 + 3/k) = 4.91 × Γ(2.5) = 4.91 × 1.3293 = 6.53 m/s

La velocidad ponderada por energía es crítica para calcular la producción energética, ya que pondera cada velocidad por su contribución energética (v³). Los valores de la función Gamma utilizados son: Γ(1.5) = 0.8862, Γ(2.5) = 1.329.

La distribución de Weibull [f(v) = (k / c) × (v / c)^(k - 1) × exp(- (v / c)^k)] para el viento en Orbe, Suiza, ajustada para que el total sume exactamente 8,760 horas (1 año). Los valores representan la cantidad de horas al año en que la velocidad del viento se sitúa dentro de cada rango de 0.5 m/s:

v (m/s)	f(v)	% del año	Horas/año
0.0	0.0000	0.00%	0.0
0.5	0.0235	2.35%	206.0
1.0	0.0457	4.57%	400.6
1.5	0.0652	6.52%	571.9
2.0	0.0808	8.08%	707.3
2.5	0.0924	9.24%	809.2
3.0	0.0991	9.91%	867.4
3.5	0.1005	10.05%	880.0
4.0	0.0962	9.62%	841.6
4.5	0.0868	8.68%	759.5
5.0	0.0725	7.25%	634.9
5.5	0.0598	5.98%	523.5
6.0	0.0482	4.82%	422.6
6.5	0.0377	3.77%	330.2
7.0	0.0287	2.87%	251.3
7.5	0.0214	2.14%	186.8
8.0	0.0154	1.54%	134.7
8.5	0.0107	1.07%	93.8
9.0	0.0072	0.72%	62.8
9.5	0.0046	0.46%	40.2
10.0	0.0029	0.29%	25.1
10.5	0.0018	0.18%	15.6
11.0	0.0011	0.11%	9.6
11.5	0.0007	0.07%	6.0
12.0	0.0004	0.04%	3.7
Total	1.000	100%	8 760

Tabla de Frecuencias Weibull del Viento Ajustada a 8,760 horas/año (Orbe – 18 m)

Paso 2 - El consumo anual: Se calcula sumando el uso de electricidad de los principales equipos agrícolas y domésticos:

Equipo / Aparato	Potencia (W)	Horas/día	Energía diaria (Wh/día)
Bomba de riego centrífuga	1,500	4	6,000
Iluminación establos (LED)	400	6	2,400
Ordeñadora mecánica	800	2	1,600
Ventiladores granero	300	8	2,400
Herramientas eléctricas	500	1	500
Iluminación vivienda	200	5	1,000
Electrodomésticos básicos	800	3	2,400
Refrigeración (frigorífico)	150	24	3,600
Total			19,900 Wh/día (19.9 kWh/día)

Factor de seguridad (F_seg = 1.2): Considera variabilidad en consumos, imprevistos operacionales, y arranques de motores que requieren corrientes superiores a la nominal.

E_d,seg = E_d × F_seg = 19.9 × 1.2 = 23.88 kWh/día

Margen operativo adicional (20%): Reserva para crecimiento futuro y condiciones adversas de viento.

E_d,aj = E_d,seg × 1.2 = 23.88 × 1.2 = 28.66 kWh/día

Demanda anual ajustada: E_anual = E_aj x 365 = 28.66 x 365 = 10,463 kWh/año

Paso 3 - Eligiendo el "Molino" adecuado: Dimensionamiento y elección del aerogenerador, ahora que sabemos cuánta energía necesitamos y las condiciones del viento, podemos elegir la turbina.

Potencia Nominal Requerida (P_nom), considerando:

• Factor de capacidad (CF = 0.16) típico para vientos moderados, es representativo y comprobado

• Margen adicional para pérdidas típicas del sistema (inversor, cableado, banco de baterías, y otros) 1.2

• 24 = horas por día

P_nom = (E_d,aj × 1.2) / (CF × 24) = (28.66 × 1.2) / (0.16 × 24) = 34.39 / 3.84 = 8.95 kW ≈ 9 kW

P_nom = 8.95 kW ≈ 9 kW

Selección del Aerogenerador: Eocycle EO-10

• Potencia nominal: 10 kW

• Corriente de cortocircuito nominal: Isc = 80 A

• Diámetro del rotor: 8.5 m

• Área barrida: A = π x (8.5/2)² = 56.75 m²

• Velocidad de arranque: 2.5 m/s

• Velocidad nominal: 10 m/s

• Velocidad de corte: 25 m/s

• Coeficiente Cp ≈ 0.4

• Tipo de generador: Imanes permanentes sincrónicos

• Control: Sistema de paso variable (pitch) y orientación automática (yaw)

• Sistema de regulación: Pitch pasivo + freno aerodinámico

• Vida útil: hasta 30 años

• Certificación: Europea

• Enlace oficial: https://www.umfis.de/kleinwindanlage-eocycle-eo10/

Vitesse du vent (m/s)	Puissance (kW)
0.0	0
0.5	0
1.0	0
1.5	0
2.0	0
2.5 (démarrage)	0.5
3.0	1.2
3.5	2.5
4.0	4.0
4.5	5.5
5.0	7.0
5.5	8.5
6.0	9.5
6.5	9.8
7.0	10.0
7.5	10.0
8.0	10.0
8.5	10.0
9.0	10.0
9.5	10.0
10.0 (nominal)	10.0
10.5	10.0
11.0	10.0
11.5	10.0
12.0	10.0
...	...
25.0 (coupure)	0 (arrêt de l'éolienne)

Curva de potencia, considerando la potencia nominal de 10 kW

Verificación del Área Teórica del Rotor

Para validar el dimensionamiento, calculamos el área teórica necesaria usando la ecuación fundamental de potencia eólica:

A_teorica = P_nom / (0.5 x ρ x Cp x v_nom^3)

Donde:

• P_nom = 10,000 W (potencia nominal requerida)

• ρ = 1.195 kg/m³ (densidad del aire a 463 m altitud)

• Cp = 0.40 (coeficiente de potencia del EO-10)

• v_nom = 10 m/s (velocidad nominal del aerogenerador)

A_teorica = 10,000 / (0.5 x 1.195 x 0.40 x 10³)

A_teorica = 42.0 m²

Verificación: El área real del EO-10 (56.75 m²) supera el área teórica (42.0 m²) en un 35%, confirmando la adecuación del aerogenerador.

Cálculo de producción anual estimada (AEP) por tres métodos:

Método 1 — Integración Weibull con Curva de Potencia:

AEP=∑iP(vi) × f(vi) × Δv × 8760 =

• P(vi): potencia a velocidad vi según curva oficial fabricante (ficha técnica Eocycle EO-10).

• f(vi)): probabilidad de viento a vi, según distribución Weibull ajustada.

• Δv: intervalo discretización (ej. 0.5 m/s).

• 8760: horas anuales.

La tabla siguiente muestra esas estimaciones según la información anterior:

Velocidad (m/s)	Horas/año	Potencia (kW)	Energía (kWh/año)
0.0 - 2.0	1885.8	0	0
2.5 - 3.0	1676.6	0.5	838.3
3.5 - 4.0	1721.6	2.5	4304
4.5 - 5.0	1394.4	5.5	7669.2
5.5 - 6.0	946.1	8.5	8041.9
6.5 - 7.0	581.5	9.8	5698.7
7.5 - 12.0	578.3	10.0	5783

Producción anual total estimada:

Etotal=32 335 kWh/a

Respecto a los períodos en que se producirá ese viento, en la región de Orbe, Cantón de Vaud en Suiza, la temporada con vientos más favorables usualmente corresponde a los meses de otoño e invierno (aproximadamente de septiembre a marzo), coincidiendo con mayores velocidades medias de viento en la zona. Esto se explica por patrones climáticos locales donde la actividad eólica es mayor en esos meses. En primavera y verano (abril a agosto), las velocidades de viento suelen ser menores, resultando en menor generación.

Método 2 — Aproximación por factor capacidad:

AEP = P_nom × CF × 8760 = 10 × 0.16 × 8760 = 14,016 kWh/año

Método 3 — Estimación velocidad energética media: Con velocidad energética media: v_E = 6.53 m/s; potencia aproximada P(v_E) = 2.1 kW

AEP = P(v_E) × 8760 = 2.1 × 8760 = 18,396 kWh/año

Análisis comparativo: Método 1 es más preciso; método 2 ofrece buen balance para planificación económica; método 3 tiende a sobreestimar. Se recomienda tomar un valor intermedio, alrededor de 15,000 kWh/año, para diseño y evaluación.

Paso 4 - Componentes auxiliares

Banco de baterías: Sistema de Almacenamiento de Energía

La capacidad del banco de baterías se dimensiona para proporcionar autonomía energética durante períodos sin viento:

Capacidad total en Ah se calcula con la fórmula: C_bat = (E_d,aj × D_aut) / (DOD × V_bat × η_inv)

• D_aut = 3 días (autonomía sin viento, basado en análisis meteorológico de períodos sin viento en Orbe)

• DOD = 0.6 (profundidad de descarga máxima)

• V_bat = 48 V (tensión del sistema)

• η_inv = 0.9 (eficiencia del inversor)

C_bat = (28,660 × 3)/(0.6 × 48 × 0.9) = 3,318 Ah

Sonnenschein A602 OPzS Solar power 1000 Ah

• Voltaje unidad: 2 V

• Capacidad: 1000 Ah (C10)

• Ciclos de vida: >4500 ciclos al 60% DOD

• Tecnología: Plomo-ácido ventilado (VRLA)

• Rango de temperatura: -10°C a +45°C

• Vida útil: 15-20 años

• Dimensiones unitarias: 0.5 m (longitud) × 0.275 m (ancho) × 0.65 m (alto) = 0.089 m³ por batería

• Peso por batería: 65 kg

• Enlace fabricante: https://www.sonnenschein-ghm.de

Montaje - Configuración serie y paralelo, especificaciones del banco completo

• Elementos en serie: 48 V / 2 V = 24 unidades

• Cadenas en paralelo: 3,317 Ah / 1000 Ah = 3.32 ≈ 4 cadenas

• Total de baterías: 24 x 4 = 96 unidades - 24S x 4P

• Capacidad energética total: 48 V × 4,000 Ah = 192 kWh

• Energía útil (60% DOD): 192 × 0.6 = 115.2 kWh

• Autonomía real: 115.2 kWh / 28.66 kWh/día = 4.02 días

• Volumen total: 96 × 0.089 = 8.54 m3

• Peso total: 96 × 65 = 6,240 kg

Inversor DC/AC: Sistema de conversión de energía

La potencia del inversor debe manejar los picos de demanda simultánea, considerando factores de arranque de motores:

Cálculo de Potencia del Inversor: P_inv = (P_nom/η_inv) × 1.2

Variables:

• P_nom = 10,000 W (análisis de cargas simultáneas máximas, de los equipos a alimentar)

• Factor 1.2 para picos de carga

• η_inv = 0.9

P_inv = (10,000/0.9) × 1.2 = 13,333 W ≈ 15 kW comercial

Modelo seleccionado: Victron Quattro 15 kVA 48 V

• Potencia: 15 kVA (15,000 W)

• Tensión: entrada 38-66V (48V nominal) / salida 230 V AC ± 2%, 50Hz ± 0.1%

• Dimensiones: 600 × 320 × 280 mm

• Peso: ~40 kg

• Enlace oficial: https://www.victronenergy.com/inverters-chargers/quattro

Controlador de Carga Eólico

La corriente máxima del controlador debe manejar la salida del aerogenerador:

Cálculo de Corriente Nominal

I_cont = I_sc × F_seguridad = 80 x 1.25 = 100 A

• I_sc = corriente cortocircuito nominal aerogenerador EO-10, aproximadamente 80 A (ficha técnica)

I_cont = 80 x 1.25 = 100 A

Modelo seleccionado: Outback FLEXmax 80/100 A MPPT:

• Corriente máxima de carga: 80 A

• Corriente de cortocircuito máxima: 100 A

• Tensión máxima de entrada: 150 V

• Tensión del sistema: 12/24/48/60 V (auto-detección)

• Dimensiones: 300 × 250 × 150 mm

• Enlace: https://www.outbackpower.com/products/charge-controllers/flexmax-series/flexmax-80

• MPPT (Maximum Power Point Tracking) es una tecnología que permite a los sistemas solares y eólicos encontrar y operar continuamente en el punto de máxima potencia, optimizando así la eficiencia y aprovechando al máximo la energía disponible.

Cableado (sección)

Sección conductora calculada para caída tensional máxima ΔV:

S = (2 x L x I) / (κ x ΔV)

Donde:

• L = 50 m (ida y vuelta)

• I = 300 A (corriente máxima + margen)

• κ = 56 S/m (conductividad cobre)

• ΔV = 3% de V_bat = 0.03 x 48 = 1.44 V (caída de tensión admisible)

S = (2 x 50 x 300) / (56 x 1.44) = 30,000 / 80.64 = 372 mm2

Alternativa usando resistividad ρ = 0.0178 ohm mm2/m:

S = (2 x ρ x L x I) / ΔV

S = (2 x 0.0178 x 50 x 300) / 1.44

S = (535.2) / 1.44 = 372 mm2 igual resultado

Se recomienda cable comercial próximo, p.ej. 400 mm2 cobre para evitar caídas excesivas.

Torre y Cargas de viento

El diseño estructural de la torre de 18 m para el aerogenerador EO-10 requiere calcular las cargas aerodinámicas máximas mediante la ecuación:

F_max = 0.5 x 1.225 x A_f x V_max² x C_d

Datos:

• Altura = 18 m

• Diámetro base = 0.5 m

• Material: Acero galvanizado

• Tipo: Modular con vientos

• ρ = 1.225 kg/m³

• V_max = 50 m/s (velocidad supervivencia según IEC)

• C_d = 1.2 (coef arrastre)

• A_f = área frontal torre + área rotor.

• Área rotor frontal = área rotor = 56.7 m2. Suponga torre 1.5 m2.

  A_f = 56.7 + 1.5 = 58.2 m2

Área frontal:

A_torre = diámetro x altura = 0.5 x 18 = 9 m²

Área rotor (frontal lateral) = diámetro x "alto efectivo" ≈ 8.5m×3.0m=25.5m2

Total A_f = 9 + 25.5 = 34.5 m²

F_max = 0.5 x 1.225 x 34.5 x 2500 x 1.2

F_max = 63,360 N ≈ 63 kN de carga máxima a diseñar

Tablero eléctrico y local técnico – Equipos y herramientas

El tablero eléctrico está equipado con interruptores termomagnéticos (IEC 60947, hasta 210 A), protección diferencial, contactores, relés y pararrayos certificados según IEC 62305. Incluye también una puesta a tierra conforme a la normativa suiza SEV y un sistema de supervisión remota mediante Victron Color Control GX, que permite monitorear y gestionar el sistema en tiempo real.

El local técnico tiene un área mínima de 6 m², altura libre de 2.5 m y ventilación forzada para mantener condiciones óptimas (5 °C a 40 °C, humedad < 85 %). Cuenta con acceso seguro mediante puerta de al menos 1.2 m de ancho y debe alojar el banco de baterías, requiriendo un volumen total de 10.25 m³ incluyendo espacios de ventilación y circulación.

La instalación será ejecutada por personal especializado: un ingeniero de proyecto (12 semanas), dos técnicos electricistas (4 semanas), un técnico mecánico (2 semanas) y un operador de grúa (3 días). Se utilizará una grúa telescópica de 50 t, equipo de excavación para cimentación y herramientas especializadas como torquímetros y multímetros. Todo el personal contará con equipos de seguridad (arneses, cascos, protecciones) para garantizar una ejecución segura y eficiente.

Paso 5 - Análisis económico y energético

Este paso tiene como objetivo evaluar la viabilidad financiera y energética del proyecto, integrando tanto los aspectos técnicos como económicos para tomar decisiones informadas y sostenibles. A través de indicadores clave de rentabilidad y un desglose detallado de costos, se analiza el desempeño esperado de la inversión a lo largo del tiempo.

Costos de inversión inicial (CAPEX): Incluye todos los gastos asociados a la adquisición e instalación de equipos y sistemas necesarios para la puesta en marcha del proyecto.

Concepto	Cantidad	Precio Unitario (CHF)	Total (CHF)	%	Observaciones
Aerogenerador EO-10	1	28,000	28,000	22.61%	Incluye controlador básico
Torre metálica y vientos	1	12,000	12,000	9.69%	Acero galvanizado S355
Cimentación	1	8,500	8,500	6.86%	Incluye excavación y hormigón
Banco baterías OPzS	96	280	26,880	21.70%	Plomo-ácido ventilado (VRLA)
Inversor Victron 15 kVA	1	6,000	6,000	4.84%	Incluye cargador y transferencia
Controlador Outback FLEXmax	1	1,800	1,800	1.45%	Seguimiento máxima potencia
Cableado y protecciones	1	3,500	3,500	2.83%	Incluye protecciones eléctricas
Local técnico prefabricado	1	15,000	15,000	12.11%	Ventilación y climatización
Instalación y montaje	1	12,000	12,000	9.69%	Mano de obra especializada
Ingeniería y permisos	1	6,000	6,000	4.84%	Tramitación y gestión administrativa
Contingencias (5%)	-	-	6,200	5.01%	Imprevistos y modificaciones
Total CAPEX			123,880	100%

Gastos Operativos (OPEX): Cubre los costos recurrentes de operación y mantenimiento durante la vida útil del sistema. OPEX anual = 2% CAPEX

OPEX = 0.02 x 123,880 = 2,478 CHF/año

Incluye mantenimiento preventivo, reposición menor, inspecciones y seguros.

Producción anual estimada (AEP): Para dimensionar la producción energética del sistema, se usa la expresión: AEP ≈ 15,000 kWh/año

Factor de recuperación del capital (CRF): Sirve para convertir la inversión inicial en una anualidad, considerando la tasa de interés y plazo de amortización.

CRF = (r x (1 + r)^n) / ((1 + r)^n – 1)

• r = tasa interés real anual, estándar para proyectos renovables en Suiza 2017 (8% = 0.08)

• n = años de operación (20)

CRF = (0.08 x 1.08^{20}) / (1.08^{20} – 1) = 0.1019

La CRF es un coeficiente para distribuir el CAPEX en pagos anuales comparables.

Impacto de subsidios y reembolso: Subvenciones en 2017 - Cantón de Vaud y Suiza

Si se aplican subsidios de hasta 30%, se reduce el CAPEX efectivo:

CAPEX_subv = 0.7 × 123,880 = 86,716 CHF

Cálculo del Costo Nivelado de Energía (LCOE): Representa el costo promedio por kWh generado durante la vida útil del sistema, incorporando inversión, operación y producción.

LCOE = (CAPEX x CRF + OPEX) / AEP

LCOE = (123,880 × 0.1019 + 2,478) / 15,000 = (12,618 + 2,478) / 15,000

LCOE =1.00 CHF/kWh

Útil para comparar costo con otras fuentes energéticas y para decidir inversión.

Recalculando LCOE con subvención:

LCOE_subv = (86,716 × 0.1019 + 2,478) / 15,000 = (8,831 + 2,478) / 15,000

LCOE_subv = 0.75 CHF/kWh

Retorno de Inversión (ROI) estimado: Calculo años para recuperar inversión:

Años ROI ≈ CAPEX / Ahorro anual

• Ahorro anual = AEP x tarifa energía alternativa

• Si tarifa diésel es 0.37 CHF/kWh: Ahorro anual = 15,000 x 0.37 = 5,550 CHF/año

ROI sin subvención:

ROI = 123,880 / 5,550 ≈ 22.3 años

Con subvención del 30%

ROI ≈ 42,700 / 5,550 ≈ 7.7 años

ROI refleja tiempo requerido para que los ahorros cubran la inversión.

Valor Actual Neto (VAN) y Tasa Interna de Retorno (TIR): Indicadores clave para evaluar la rentabilidad y viabilidad económica del proyecto, permitiendo estimar los beneficios futuros en valor presente y determinar la tasa de retorno esperada sobre la inversión. Asumiendo flujo de ahorro constante anual y tasa r=8%, n=25 años:

Factor valor presente anual (FVA): es una herramienta financiera que sirve para calcular el valor actual de una serie de pagos iguales futuros (como ahorros o ingresos anuales), descontados a una tasa de interés determinada:

FVA = (1 – (1 + r)^{-n}) / r = (1 – 1.08^{-25}) / 0.08 ≈ 11.12

Valor presente flujos es el valor actual de un flujo de dinero futuro, descontado a una tasa de interés determinada:

VP = 5,550 x 11.12 = 61,716 CHF

VAN sin subsidio:

VAN = VP – CAPEX = 61,716 – 123,880 = –62,164 CHF (negativo, no rentable sin subsidios)

VAN con subsidio:

VAN = 61,716 – 86,716 = –25,000 CHF

Interpretación: El proyecto sólo es rentable económicamente con subsidios sustanciales o mejoras en tarifas.

Paso 6 - Análisis ambiental

Evaluar emisiones de gases efecto invernadero, energía incorporada y recuperación energética para medir la sostenibilidad ambiental.

Huella de carbono ciclo de vida (LCA): Datos oficiales IPCC y literatura europea.

• Eólica moderna: 7–18 g CO₂ eq/kWh

• Combustibles fósiles (diésel): 470–700 g CO₂ eq/kWh

• Red eléctrica suiza: ~120 g CO₂ eq/kWh

Cálculo anual emisiones evitadas: Determina la cantidad de CO₂ que se deja de emitir gracias al proyecto, comparado con el uso de electricidad convencional:

CO₂ evitado = AEP x (FE_fósil – FE_eólica)

• FE_fósil = 600 g/kWh (aprox.)

• FE_eólica = 12 g/kWh (promedio)

CO₂ = 15,000 x (0.6 – 0.012) = 15,000 x 0.588 = 8,820 kg CO₂/año

Esta cantidad representa menor contaminación y beneficios al clima.

Bonos de Carbono: Se generan mediante proyectos que disminuyen emisiones, como el uso de energías renovables, eficiencia energética o reforestación.

Ingreso = (CO₂ evitado / 1000) x precio bono

• Bonos carbono se cotizan entre 25–50 CHF/ton CO₂

Ingreso estimado: 8.82 t CO₂/año × 30 CHF/t = 265 CHF/año

Este ingreso es marginal pero fomenta la sostenibilidad financiera y ambiental.

Energía Gris: Cantidad total de energía consumida a lo largo de todo el ciclo de vida de un producto o sistema:

E_gris = E_fabricación + E_transporte + E_instalación + E_mantenimiento + E_desmantelamiento ≈

Un estudio de Kaldellis et al. (2017), publicado en la revista Energy for Sustainable Development (Vol. 38); analiza la energía gris en proyectos eólicos pequeños, destacando que para turbinas de 5–50 kW, la energía gris oscila entre 2,500 y 3,500 kWh, dependiendo del tamaño y materiales. El valor de ≈3,000 kWh.

E_gris = 3,000 kWh

Tiempo de Recuperación Energética

Meses_rec = E_gris / (AEP / 12) = 3,000 / (15,000 / 12) = 3,000 / 1,250 = 2.4 meses

Impactos adicionales

Impacto Acústico

• Nivel sonoro: < 45 dB(A) a 50 m (normativa suiza)

• Mitigación: Ubicación alejada de viviendas

Impacto Visual

• Altura: 18 m (dentro de límites municipales)

• Color: Gris claro para minimizar contraste

Impacto en Fauna

• Aves: Baja densidad de tráfico en zona agrícola

• Murciélagos: Velocidad de arranque alta (2.5 m/s) reduce riesgo

Gestión de Residuos: El reciclaje es esencial para minimizar impacto ambiental, reducir demanda de materias primas y generar valor económico:

Material	Cantidad (kg)	Reciclabilidad	Finalidad y Beneficios
Acero (torre)	2,800	95%	Fundición, reutilización en industria (reduce extracción minera y emisiones)
Cobre (cables)	450	99%	Refinación, reutilización en electrónica (altamente valorado)
Aluminio (carcasa)	180	95%	Fundición, ahorro energético frente a extracción primaria
Hierro fundido	320	90%	Chatarra para procesos siderúrgicos, reducción huella de carbono
Imanes permanentes	25	Retorno tierras raras	Valorización y reciclaje contribuyen a evitar agotamiento recursos estratégicos
Materiales compuestos	180	Valorización energética	Energía recuperable en plantas de valorización térmica
Baterías plomo-ácido	6,240	Reciclaje especializado	Leyes suizas y europeas aseguran reaprovechamiento, reduciendo contaminación
Aceites y lubricantes	45	Tratamiento controlado	Evita vertidos contaminantes, protege ecosistemas

Beneficios:

• Económicos: valorización materiales reduce costos finales y genera ingresos potenciales.

• Ambientales: disminuye extracción, emisiones y residuos peligrosos.

• Sociales: fomenta empleo en reciclaje y gestión ambiental responsable.

Paso 7 - Impacto Social Cuantificado

Generación de empleo

Empleo se mide en meses-persona:

E_empleo = T_inst x N_tec + T_mant x N_oper

Durante Instalación

• T_inst = 2 semanas

• N_tech = 4 técnicos

• Empleo instalación = 8 semanas-persona

Durante Operación

• T_mant = 40 horas/año

• N_oper = 1 técnico

• Empleo mantenimiento = 1 semana-persona/año

Beneficios sociales generales

• Acceso a energía limpia y confiable

• Incremento calidad de vida rural

• Desarrollo local y empleo

• Base para expandir sistemas replicables

Paso 8 - Cronograma

Fase	Duración	Actividades principales	Recursos	Hitos
Evaluación	3 meses	Medición viento, estudio suelo y economía	Ingeniero, técnico	Datos meteorológicos validados
Ingeniería	6 semanas	Diseño técnico, planos, especificaciones	Ingeniero senior, delineante	Planos aprobados
Permisos	4 meses	Trámites, estudios impacto ambiental	Gestor, consultores	Permisos obtenidos
Adquisición	10 semanas	Compra equipos, seguros y contratos	Comprador, ingeniero	Equipos contratados
Construcción	6 semanas	Cimentación, montaje, instalación eléctrica	Técnicos, operador grúa	Sistema instalado
Puesta en marcha	3 semanas	Pruebas, calibración, formación	Ingeniero, técnico	Sistema en operación

Paso 9 - Marketing Verde

Beneficios de Marketing Verde, Etiquetas y Certificaciones

Además del valor técnico y económico, el proyecto ofrece importantes ventajas en el mercado y comunicación:

• Marketing Verde:

  • Presenta la explotación agrícola como comprometida con la sostenibilidad y reducción de emisiones.

  • Es valorado por consumidores y stakeholders que priorizan expresamente el compromiso ambiental.

• Etiquetas y certificaciones sostenibles:

  • El sistema puede optar a certificaciones “electricidad verde” sota organismos como TÜV, Green-e o análogos suizos.

  • Certificaciones aportan confianza y transparencia sobre la procedencia renovable y bajo impacto ambiental.

  • Cumple normativas y directivas europeas y suizas, mejorando acceso a mercados verdes y financiaciones favorables.

• Imagen corporativa sostenible:

  • Refuerzo del posicionamiento ambiental en reportes, publicidad o producción agrícola asociada a la finca.

  • Mejor percepción pública y oportunidad para acceder a apoyos adicionales.

• Financiación y subsidios facilitados:

  • Reconocimiento verde aumenta chances de recibir subvenciones, incentivos y créditos verdes.

  • Facilita alianzas con organizaciones ambientales, gobiernos y grupos sociales.

Conclusiones Técnicas y Finales

En el análisis general y técnico del proyecto de mini eólica en Orbe, Suiza, se concluye que la implementación de estos sistemas en contextos rurales es viable y contribuye a la autosuficiencia energética. El dimensionamiento técnico detallado del sistema, que incluyó la evaluación del recurso eólico con modelos de Weibull y la selección de componentes clave como la turbina Eocycle EO-10, un banco de baterías de 192 kWh y un inversor de 15 kVA, garantiza una solución robusta y fiable. Este enfoque integral demuestra que, con una planificación adecuada, se puede satisfacer la demanda energética de una finca agrícola, asegurando el suministro incluso en periodos sin viento y minimizando las pérdidas del sistema.

Desde la perspectiva económica y social, el proyecto enfrenta un alto Costo de Inversión Inicial (CAPEX) que lo hace no rentable sin subsidios, con un Valor Actual Neto (VAN) negativo. Sin embargo, la aplicación de incentivos gubernamentales reduce el Retorno de Inversión (ROI) a 7.7 años y mejora el Costo Nivelado de Energía (LCOE) a 0.75 CHF/kWh. A nivel ambiental y de marketing, el proyecto destaca por su capacidad de evitar 8,820 kg de CO₂ anuales y por tener un rápido Tiempo de Recuperación Energética de solo 2.4 meses. Esto no solo genera beneficios ecológicos, sino que también posiciona la finca como un referente de sostenibilidad, lo que le permite acceder a mercados verdes y fortalecer su imagen corporativa, a pesar de los desafíos como el impacto visual y acústico.

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Javier Trespalacios

 Orbe, Suiza

 2017

Proyectos mini eólicos: la energía del viento con beneficios económicos y sociales