Resumen Costa Rica establece en sus estrategias nacionales el desarrollo de energías renovables para disminuir la dependencia de los combustibles fósiles, la explotación del recurso eólico es una de las alternativas para este fin. Para maximizar este recurso es necesario entender la interacción del viento con el terreno, en especial en un país que el 52 % de cobertura corresponde a zona boscosa. Lograr encontrar un modelo dinámico que describa la conducta del viento y que considere la longitud de rugosidad como variable y no como una constante, como usualmente se utiliza en la literatura, es el objetivo de este trabajo. Para lograr esto se analizan series de tiempo de datos obtenidos de dos estaciones meteorológicas, administradas por el Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR) y el Instituto Meteorológico Nacional (IMN), ambas estaciones ubicadas en el Campus de Cartago del ITCR, los datos corresponden a alturas sobre el suelo de 1.5 m y de 10 m. Se utiliza el software Eureqa para encontrar la relación de las distintas variables meteorológicas, tanto para la longitud de rugosidad como para la velocidad del viento. Se obtienen varias expresiones en distintos escenarios y se logra obtener un modelo para la velocidad del viento en el eje vertical, que sustituye el valor clásico de la longitud de rugosidad por una función, haciendo posible estimar el valor de la velocidad del viento en el eje vertical con mediciones en un punto cercano al suelo de modo que evita tener que instalar equipo costoso y grandes estructuras.

Abstract Costa Rica has established the development of renewable energy sources as part of the strategy to diminish the fossil fuel dependency. The utilization of wind as a source of energy is one of the alternatives. To maximize the use of wind is necessary to understand the windlandscape interaction, especially in a country where 52 % of the terrain is covered by forest. The aim of this paper is to find a dynamic model that describes the wind behaviour that considers the roughness length as a variable and not as a constant, as it is usually considered within the literature. A series of data obtained from two different weather stations are analysed. The weather stations are managed by two different institutions: Instituto Tecnológico de Costa Rica (Costa Rica Institute of Technology) and Instituto Meteorológico Nacional (Costa Rica Institute of Meteorology). Both weather stations are located at the main campus of Costa Rica Institute of Technology and data were obtained at two heights above ground level: 1.5 meters and 10 meters. Eureqa software was used to find a correlation between the different weather variables and roughness length as for wind speed. Several expressions are obtained in various scenarios as well as a model for wind speed that replaces the classic roughness length constant value with a dynamic expression, being able to estimate the wind speed at the vertical axis with data from a measuring height near to the ground, avoiding the investment in high value equipment and the necessity of installing support structures of considerable scale.

Resumen La evaluación del recurso eólico es vital para el desarrollo e implementación de sistemas de aprovechamiento eólico para la generación de energía. Costa Rica no posee estudios por zonas de manera específica como se plantea, que permita a los profesionales en el área tomar decisiones en función del potencial y características del viento. Con el presente estudio se brinda por primera vez la caracterización del recurso eólico en la provincia de Cartago. La caracterización se realiza para la capa límite superficial, con datos medidos a 10 m de altura sobre el nivel del suelo tomando la magnitud de la velocidad y dirección del viento obtenidas de ocho estaciones meteorológicas. Durante la caracterización del recurso eólico se analizaron los datos de forma estadística y usando códigos computacionales que permitieron obtener resultados de la información colectada. Al procesar la información brindada por las estaciones meteorológicas se determina que los promedios de velocidades del viento se encuentran entre los 3 m/s y 5 m/s a una altura de 10 m sobre la superficie. Además, la intensidad de turbulencia se registra entre 15% y 30% y se determinaron dos periodos bien marcados en cuanto a la magnitud del viento, de noviembre a febrero para intensidades fuertes y septiembre a octubre para intensidades más bajas. Para la provincia de Cartago las direcciones que predominan son las componentes Norte o Este, siendo las dos componentes más recurrentes en los datos analizados.

Abstract Wind resource assessment is essential for the development and implementation of wind power systems. Costa Rica have no studies by zones in a specific way as proposed, which allows professionals in the area to make decisions based on the potential and characteristics of the wind. This study provides for the first time the characterization of the wind resource in the province of Cartago. The characterization is carried out for the surface boundary layer, with data measured at 10 m above ground level, taking the magnitude of the wind speed and direction obtained from eight meteorological stations. During the characterization of the wind resource, the data was analyzed statistically and using computational codes that allowed obtaining results from the information collected. When processing the information provided by the meteorological stations, it is determined that the average wind speeds are between 3 m/s and 5 m/s at a height of 10 m above the surface. In addition, the intensity of turbulence is recorded between 15% and 30% and two well marked periods were determined in terms of the magnitude of the wind, from November to February for strong intensities and September to October for lower intensities. For the province of Cartago, the directions that predominate are the North or East components, being the two most recurrent components in the analyzed data.

Resumen Se presenta una revisión de literatura y el producto de entrevistas realizadas a los principales actores en el campo de las turbinas eólicas en Costa Rica. Luego de dar un panorama general del rol de la energía eólica en la matriz energética del país, se profundiza en los logros obtenidos en el campo de la investigación en la academia, centros de investigación y el sector empresarial. En el campo académico, destaca la turbina eólica fabricada en el Instituto Tecnológico de Costa Rica en la década de 1990, un valioso antecedente por ser el primer aerogenerador fabricado en el país usando tecnología moderna. En cuanto a centros de investigación se brindan detalles del aerogenerador fabricado en Ad Astra Rocket entre 2012 y 2016. Dentro del sector empresarial se enfatiza en la SkyTwister, una turbina eólica que ha sido objeto de investigación y desarrollo por más de 10 años en Costa Rica y que ha recibido múltiples galardones a nivel nacional e internacional. En síntesis, la investigación en el campo de turbinas eólicas se desarrolla únicamente por Carlos Acosta Nassar con la turbina SkyTwister, la empresa Interdinámica Energía y el Instituto Tecnológico de Costa Rica mediante el Laboratorio de Investigación en Energía Eólica (LIENE).

Abstract The result of some interviews made to the main actors in the wind turbines field in Costa Rica, as well as a literature review are presented in the current work. First, an outline of the roll of wind power in the national electrical power system is given, then, the achievements in wind energy research in the academic field, the research centers and the business sector are pointed out. In the academic field, the wind turbine built in the 1990s at the Costa Rican Institute of Technology, points out, being the first aerogenerator manufactured in the country using modern technology. With regard to research centers, the details about Ad Astra Rocket’s wind turbine, built between 2012 and 2016, are given. In the business sector, an emphasis is made on the SkyTwister, which has been subject of research and development in Costa Rica for more than 10 years and has received multiple awards nationally and internationally. Summarizing, the current research in the field of wind turbines, is exclusively carried out by Carlos Acosta Nassar with the SkyTwister turbine, the company “Interdinámica Energía”, and the Costa Rica Institute of Technology through its Wind Power Research Lab (known in Spanish as LIENE).