Dynamic model of wind speed in a tropical forested landscape - (:unkn) unknown (Editorial Tecnológica de Costa Rica (entidad editora), 2026)
Modelo dinámico de la velocidad del viento en una zona boscosa tropical
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 wind-landscape 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.
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.
Keywords: wind speed; wind resource; roughness lenght; forested landscape; dynamic model; velocidad del viento; recurso eólico; longitud de rugosidad; zonas boscosas; modelo dinámico