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Análisis de la velocidad del viento para la generación de energía eólica en Colombia, Apuntes de Probabilidad

Un proyecto de análisis de datos de velocidad del viento en dos ciudades de colombia con el objetivo de evaluar su potencial para la generación de energía eólica. Se utiliza la distribución de probabilidad de weibull para caracterizar los datos de velocidad del viento y calcular parámetros clave como la velocidad más probable y la velocidad que produciría la máxima energía eólica. El proyecto también incluye actividades como la comparación de la variabilidad de la velocidad del viento y la temperatura entre las ciudades, el análisis de los histogramas y las distribuciones de probabilidad, y la determinación de cuartiles y probabilidades de rangos de velocidad del viento. El documento concluye con la selección de las dos ciudades con mayor potencial de generación de energía eólica.

Tipo: Apuntes

2023/2024

Subido el 05/04/2024

leidy-rubio
leidy-rubio 🇨🇴

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En el siguiente trabajo, cada estudiante debe contribuir a la solución de los ejercicios planteados y esta
se debe evidenciar con una participación activa dentro de cada uno de los escenarios 3, 4 y 5.
La evaluación de su participación semanal se basará en la siguiente rúbrica: Clic aquí
Tenga presente que para cada uno de los ejercicios debe ser explícito con la solución que obtiene, son
necesarios procedimientos.
Competencia
Identifica, organiza y describe conjuntos de datos a través de técnicas de tabulación y diagramación empleando
herramientas informáticas con el fin de clasificar, categorizar e interpretar adecuadamente los mismos.
Objetivo del proyecto
Caracterizar los datos de velocidad del viento de dos ciudades de Colombia haciendo uso de la Distribución de
Probabilidad de Weibull con el fin de evaluar posibles escenarios de generación de Energía Eólica.
La Energía (eléctrica) es uno de los factores fundamentales para la vida y para las condiciones de desarrollo
económico de los países. Las energías renovables incluyen el aprovechamiento de los recursos naturales para
la generación de electricidad. Una de ellas es la energía eólica, la cual consiste en aprovechar el recurso natural
del viento por el cual, a través de circulación de éste por turbinas, permite la generación de energía eléctrica. La
variable fundamental de estudio en energía eólica es la velocidad del viento. Dicha variable se considera
aleatoria ya que los valores de esta obedecen a múltiples factores meteorológicos que hacen complejo calcular
valores futuros de la misma. En investigaciones recientes se ha determinado que la distribución de probabilidad
que mejor permite describir los valores de la velocidad del viento de una ciudad es la Distribución de Weibull.
En el presente proyecto haremos una aplicación de ingeniería de la Distribución de Weibull sobre datos de
velocidad del viento de dos ciudades de Colombia que según el IDEAM son potenciales para la generación de
energía eólica. El trabajo se basa en replicar los aspectos relevantes de la metodología que propusieron unos
investigadores en un artículo publicado en una prestigiosa revista científica de ingenierías en el campo de
energías renovables, el cual está disponible para su consulta como archivo pdf en https://bit.ly/30W9kuF
Descripción de los datos
Los datos corresponden1 al pronóstico de las ciudades y municipios que componen el territorio nacional de
Colombia (latitud, longitud, región, departamento, fecha, hora, temperatura, velocidad del viento, dirección del
viento, presión, punto de rocío, cobertura total nubosa, precipitación (mm/h), probabilidad de tormenta, humedad,
pronóstico) para un intervalo de tiempo de 3 horas a 8 días. En esta dirección se pueden descargar los datos en
Excel https://bit.ly/30UVWa2
1 http://www.pronosticosyalertas.gov.co/datos-abiertos-ideam
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¡Descarga Análisis de la velocidad del viento para la generación de energía eólica en Colombia y más Apuntes en PDF de Probabilidad solo en Docsity!

En el siguiente trabajo, cada estudiante debe contribuir a la solución de los ejercicios planteados y esta se debe evidenciar con una participación activa dentro de cada uno de los escenarios 3, 4 y 5. ● La evaluación de su participación semanal se basará en la siguiente rúbrica: Clic aquí Tenga presente que para cada uno de los ejercicios debe ser explícito con la solución que obtiene, son necesarios procedimientos.

Competencia

Identifica, organiza y describe conjuntos de datos a través de técnicas de tabulación y diagramación empleando herramientas informáticas con el fin de clasificar, categorizar e interpretar adecuadamente los mismos.

Objetivo del proyecto

Caracterizar los datos de velocidad del viento de dos ciudades de Colombia haciendo uso de la Distribución de Probabilidad de Weibull con el fin de evaluar posibles escenarios de generación de Energía Eólica. La Energía (eléctrica) es uno de los factores fundamentales para la vida y para las condiciones de desarrollo económico de los países. Las energías renovables incluyen el aprovechamiento de los recursos naturales para la generación de electricidad. Una de ellas es la energía eólica, la cual consiste en aprovechar el recurso natural del viento por el cual, a través de circulación de éste por turbinas, permite la generación de energía eléctrica. La variable fundamental de estudio en energía eólica es la velocidad del viento. Dicha variable se considera aleatoria ya que los valores de esta obedecen a múltiples factores meteorológicos que hacen complejo calcular valores futuros de la misma. En investigaciones recientes se ha determinado que la distribución de probabilidad que mejor permite describir los valores de la velocidad del viento de una ciudad es la Distribución de Weibull. En el presente proyecto haremos una aplicación de ingeniería de la Distribución de Weibull sobre datos de velocidad del viento de dos ciudades de Colombia que según el IDEAM son potenciales para la generación de energía eólica. El trabajo se basa en replicar los aspectos relevantes de la metodología que propusieron unos investigadores en un artículo publicado en una prestigiosa revista científica de ingenierías en el campo de energías renovables, el cual está disponible para su consulta como archivo pdf en https://bit.ly/30W9kuF

Descripción de los datos

Los datos corresponden^1 al pronóstico de las ciudades y municipios que componen el territorio nacional de Colombia (latitud, longitud, región, departamento, fecha, hora, temperatura, velocidad del viento, dirección del viento, presión, punto de rocío, cobertura total nubosa, precipitación (mm/h), probabilidad de tormenta, humedad, pronóstico) para un intervalo de tiempo de 3 horas a 8 días. En esta dirección se pueden descargar los datos en Excel https://bit.ly/30UVWa 1 http://www.pronosticosyalertas.gov.co/datos-abiertos-ideam

Ejecución del proyecto

Para un adecuado análisis tendremos presente los siguientes elementos: Distribución Weibull: Lo primero que se debe hacer es familiarizarnos un poco con el modelo de la distribución de probabilidad de Weibull, para ello puede ver el siguiente video https://www.youtube.com/watch?v=XznHWLqwor en la sección de Distribuciones de probabilidad continua. En este proyecto la distribución de probabilidad de Weibull, se calculará a partir de la siguiente ecuación:

Donde f ( v ) corresponde a la función de densidad de probabilidad de observar ciertos valores de la velocidad del

viento, donde k es llamado parámetro de forma de la distribución y c el parámetro de escala de la distribución.

La distribución acumulada de probabilidad viene dada por la ecuación:

Lo primero que se debe hacer es determinar los parámetros k y c a partir de los datos de la velocidad del viento.

Para ello se usarán las siguientes ecuaciones:

Donde v es el promedio de la velocidad del viento en m/s, σ es la desviación estándar de la velocidad del viento y

k )^

es un número que corresponde a la función gamma evaluada en el valor dentro del paréntesis, dicho valor se puede obtener a partir de tablas de probabilidad o en Excel con la función GAMMA (vea cómo hacerlo aquí http://bit.ly/3tz7uw3). Dos valores de velocidades del viento que son de gran interés y que se calcula para aplicaciones de ingeniería

son el valor de velocidad del viento más probable, que se puede observar y simbolizamos como vmp. Este valor lo

podemos obtener a partir de los parámetros de escala y forma ya calculados de la distribución de Weibull, así:

integrantes del grupo hayan realizado sus aportes en las semanas anteriores). Como criterios, tengan en cuenta todos los cálculos que han hecho hasta ahora. Importante:

  • En el Foro: Desarrollo del trabajo - Semanas 3, 4 y 5. se deben evidenciar los aportes de cada uno de los anteriores interrogantes por cada uno de los integrantes del grupo.
  • Las actividades se deben desarrollar en las semanas respectivas.
  • Como entrega final, en el escenario 5, además de los aportes individuales en el foro, se deberá entregar un consolidado final en formato pdf, donde se resuman los principales aspectos de cada una de las ciudades elegidas y como conclusión, el por qué la elección de las dos ciudades con mayor potencial de generación de energía eólica.