METODOLOGÍA PARA LA CARACTERIZACIÓN DE LA SEÑAL DISPERSADA POR UN PARQUE EÓLICO

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1 Software for the Optimal Place Calculation for WIND-farms METODOLOGÍA PARA LA CARACTERIZACIÓN DE LA SEÑAL DISPERSADA POR UN PARQUE EÓLICO University of the Basque Country UPV/EHU STREP project supported by the European Commission under the Seventh Framework Programme Itziar Angulo Pita Josune Cañizo Canales David de la Vega Moreno Iñigo Cascón Alcaraz David Guerra Pereda Pablo Angueira Buceta Date <Document Reference> 12 de Septiembre de 2012

2 Software for the Optimal Place Calculation for WIND-farms Introducción Objetivos Modelos de influencia de múltiples aerogeneradores Informe UIT-R BS Modelo de Sengupta Limitaciones de los modelos descritos Descripción del fenómeno de la dispersión causado por los aerogeneradores Propuesta para la caracterización del impacto causado por un parque eólico A partir de modelos teóricos A partir de medidas de campo Conclusiones STREP project supported by the European Commission under the Seventh Framework Programme Date <Document Reference>

3 Software for the Optimal Place Calculation for WIND-farms Introducción Objetivos Modelos de influencia de múltiples aerogeneradores Informe UIT-R BS Modelo de Sengupta Limitaciones de los modelos descritos Descripción del fenómeno de la dispersión causado por los aerogeneradores Propuesta para la caracterización del impacto causado por un parque eólico A partir de modelos teóricos A partir de medidas de campo Conclusiones STREP project supported by the European Commission under the Seventh Framework Programme Date <Document Reference>

4 Introducción Objetivos Modelos de influencia conjunta Fenómeno de dispersión Software for the Optimal Place Calculation for WIND-farms Propuesta Conclusiones 1. Mástil o torre 2. Nacelle o góndola 3. Rotor Estructura de un aerogenerador de eje horizontal tripala Problema: efectos sobre las señales electromagnéticas Dispersión Parte de la señal incidente sobre un aerogenerador es reflejada y dispersada en múltiples direcciones INTRODUCCIÓN Efecto Doppler La señal dispersada por las aspas en movimiento sufre distorsión Doppler STREP project supported by the European Commission under the Seventh Framework Programme Date <Document Reference>

5 Introducción Objetivos Modelos de influencia conjunta Fenómeno de dispersión Propuesta Conclusiones INTRODUCCIÓN Existen modelos teóricos de evaluación de la degradación sufrida por el servicio de televisión (Banda UHF) UIT-R BT.805 Modelo simplificado de la degradación causada por una única turbina No incluye la variabilidad provocada por la rotación de las aspas Televisión analógica UIT-R BT.1893 Nueva versión del anterior pero sigue sin contemplar la variabilidad de la señal dispersada Televisión digital Efecto global de un parque eólico toma como referencia el aerogenerador con mayor nivel de multitrayecto se lleven a cabo trabajos para perfeccionar el Debido a las limitaciones de los modelo propuesto, incidiendo en la variabilidad métodos anteriores desde la de las señales dispersadas y el análisis de la misma UIT se solicita que dispersión provocada por múltiples turbinas. Necesaria la caracterización no sólo de un único aerogenerador, sino de un parque eólico en su conjunto Page: 5 2 de14

6 Software for the Optimal Place Calculation for WIND-farms Introducción Objetivos Modelos de influencia de múltiples aerogeneradores Informe UIT-R BS Modelo de Sengupta Limitaciones de los modelos descritos Descripción del fenómeno de la dispersión causado por los aerogeneradores Propuesta para la caracterización del impacto causado por un parque eólico A partir de modelos teóricos A partir de medidas de campo Conclusiones STREP project supported by the European Commission under the Seventh Framework Programme Date <Document Reference>

7 Introducción Objetivos Modelos de influencia conjunta Fenómeno de dispersión Propuesta Conclusiones INTRODUCCIÓN OBJETIVOS Definición de una metodología para la caracterización del canal multitrayecto creado por varios aerogeneradores en la banda UHF - Análisis de la dispersión provocada por un aerogenerador - Determinar características propias del fenómeno - Definir los parámetros a considerar en el estudio del efecto de un parque eólico: - A partir de modelos teóricos - A partir de datos empíricos Page: 7 3 de14

8 Software for the Optimal Place Calculation for WIND-farms Introducción Objetivos Modelos de influencia de múltiples aerogeneradores Informe UIT-R BS Modelo de Sengupta Limitaciones de los modelos descritos Descripción del fenómeno de la dispersión causado por los aerogeneradores Propuesta para la caracterización del impacto causado por un parque eólico A partir de modelos teóricos A partir de medidas de campo STREP project supported by the European Commission Conclusiones under the Seventh Framework Programme Date <Document Reference>

9 Introducción Objetivos Modelos de influencia conjunta Fenómeno de dispersión Propuesta Conclusiones MODELOS DE INFLUENCIA DE MÚLTIPLES AEROGENERADORES Se basan en la combinación de las señales dispersadas por cada uno de los aerogeneradores que forman el parque eólico Informe UIT-R BS Cada turbina se considera una fuente interferente Modelo de Sengupta Clusters Limitaciones Orientados a servicios analógicos No contemplan la posible variabilidad de las señales interferentes Page: 9 4 de14

10 Software for the Optimal Place Calculation for WIND-farms Introducción Objetivos Modelos de influencia de múltiples aerogeneradores Informe UIT-R BS Modelo de Sengupta Limitaciones de los modelos descritos Descripción del fenómeno de la dispersión causado por los aerogeneradores Propuesta para la caracterización del impacto causado por un parque eólico A partir de modelos teóricos A partir de medidas de campo Conclusiones STREP project supported by the European Commission under the Seventh Framework Programme Date <Document Reference>

11 Introducción Objetivos Modelos de influencia conjunta Fenómeno de dispersión Propuesta Conclusiones DESCRIPCIÓN DEL FENÓMENO DE DISPERSIÓN CAUSADO POR LOS AEROGENERADORES Fenómeno muy complejo: Elementos estático Mástil Elementos dinámicos Nacelle y aspas Dos movimientos básicos: Distintos materiales La energía del viento se convierte en energía eléctrica mediante la rotación de las aspas Page: 11 5 de14

12 Introducción Objetivos Modelos de influencia conjunta Fenómeno de dispersión Propuesta Conclusiones DESCRIPCIÓN DEL FENÓMENO DE DISPERSIÓN CAUSADO POR LOS AEROGENERADORES Fenómeno muy complejo: Elementos estático Mástil Elementos dinámicos Nacelle y aspas Dos movimientos básicos: Distintos materiales La energía del viento se convierte en energía eléctrica mediante la rotación de las aspas El rotor se orienta en función de la dirección del viento (yaw) Page: 12 6 de14

13 Introducción Objetivos Modelos de influencia conjunta Fenómeno de dispersión Propuesta Conclusiones DESCRIPCIÓN DEL FENÓMENO DE DISPERSIÓN CAUSADO POR LOS AEROGENERADORES Fenómeno muy complejo: Elementos estático Mástil Elementos dinámicos Nacelle y aspas Dos movimientos básicos: Distintos materiales La energía del viento se convierte en energía eléctrica mediante la rotación de las aspas El rotor se orienta en función de la dirección del viento (yaw) SEÑAL DISPERSADA GRAN VARIABILIDAD DEL NIVEL DE SEÑAL DISPERSADA Page: 13 7 de14

14 Introducción Objetivos Modelos de influencia conjunta Fenómeno de dispersión Propuesta Conclusiones DESCRIPCIÓN DEL FENÓMENO DE DISPERSIÓN CAUSADO POR LOS AEROGENERADORES Efecto de la rotación de las aspas -Aspas en rotación -Aspas estáticas Efecto de la orientación de la nacelle Dos orientaciones distintas de nacelle -Grandes oscilaciones en la amplitud -Periodicidad -Variaciones temporales distintas -Amplitudes medias distintas Page: 8 de18 14

15 Introducción Objetivos Modelos de influencia conjunta Fenómeno de dispersión Propuesta Conclusiones DESCRIPCIÓN DEL FENÓMENO DE DISPERSIÓN CAUSADO POR LOS AEROGENERADORES La caracterización del canal de propagación en presencia de varios aerogeneradores debe contemplar: Múltiples trayectos Variaciones de cada uno de los trayectos provocados por la rotación de las aspas y las distintas orientaciones de la nacelle. Page: 9 de14 15

16 Software for the Optimal Place Calculation for WIND-farms Introducción Objetivos Modelos de influencia de múltiples aerogeneradores Informe UIT-R BS Modelo de Sengupta Limitaciones de los modelos descritos Descripción del fenómeno de la dispersión causado por los aerogeneradores Propuesta para la caracterización del impacto causado por un parque eólico A partir de modelos teóricos A partir de medidas de campo Conclusiones STREP project supported by the European Commission under the Seventh Framework Programme Date <Document Reference>

17 Introducción Objetivos Modelos de influencia conjunta Fenómeno de dispersión Propuesta Conclusiones PROPUESTA PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL IMPACTO CAUSADO POR UN PARQUE EÓLICO Propuesta 1: Caracterización del canal a partir de modelos teóricos Valor constante de amplitud de la señal dispersada por 1 aerogenerador No contemplan variabilidad Mayoría de los modelos contemplan el caso peor Potencia Multitrayecto P mult La dispersión se calcula como la suma de las potencias dispersadas por cada aerogenerador: Page: 10 de14 17

18 Introducción Objetivos Modelos de influencia conjunta Fenómeno de dispersión Propuesta Conclusiones PROPUESTA PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL IMPACTO CAUSADO POR UN PARQUE EÓLICO Propuesta 2: Caracterización del canal a partir de medidas de campo Caracterización más realista Respuesta impulsional del canal =Señal original +réplicas desfasadas y atenuadas A1,A3,A4 aspas rotando, A2 aspas estáticas Evolución en el tiempo de las respuestas impulsionales del canal multitrayecto, según resultados de medidas de campo Page: 11 de14 18

19 Introducción Objetivos Modelos de influencia conjunta Fenómeno de dispersión Propuesta Conclusiones PROPUESTA PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL IMPACTO CAUSADO POR UN PARQUE EÓLICO Propuesta 2: Caracterización del canal a partir de medidas de campo Se considera cada trayecto y la variabilidad propia de cada uno de ellos Potencia Multitrayecto P mult La dispersión se calcula como la suma de los valores medianos de la potencia reflejada por cada aerogenerador: C/I (db) C/I para diferentes orientaciones rotor t (s) Page: 12 de14 19

20 Introducción Objetivos Modelos de influencia conjunta Fenómeno de dispersión Propuesta Conclusiones PROPUESTA PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL IMPACTO CAUSADO POR UN PARQUE EÓLICO Propuesta 2: Caracterización del canal a partir de medidas de campo Permite una evaluación objetiva de la variación de la RIC, mediante. Desviación Estándar Media, σ med Se calcula como la media de las desviaciones estándar de las señales dispersadas por cada aerogenerador para una medida concreta: Page: 13 de14 20

21 Software for the Optimal Place Calculation for WIND-farms Introducción Objetivos Modelos de influencia de múltiples aerogeneradores Informe UIT-R BS Modelo de Sengupta Limitaciones de los modelos descritos Descripción del fenómeno de la dispersión causado por los aerogeneradores Propuesta para la caracterización del impacto causado por un parque eólico A partir de modelos teóricos A partir de medidas de campo Conclusiones STREP project supported by the European Commission under the Seventh Framework Programme Date <Document Reference>

22 Introducción Objetivos Fenómeno de dispersión Modelos de influencia conjunta Propuesta Conclusiones CONCLUSIONES Metodología para la caracterización del canal multitrayecto generado por un parque eólico en la banda UHF. El canal de propagación en presencia de aerogeneradores es variante en el tiempo. 2 metodologías propuestas: A partir de modelos teóricos No contemplan la variabilidad de la señal dispersada A partir de datos empíricos Caracterización más completa al contemplar las variaciones del canal Actualmente se está validando la metodología propuesta con medidas de campo. Page: de14

23 Software for the Optimal Place Calculation for WIND-farms STREP project supported by the European Commission under the Seventh Framework Programme Date <Document Reference>

24 Software for the Optimal Place Calculation for WIND-farms Más información: Grupo Tratamiento de la Señal y Radiocomunicaciones (TSR) STREP project supported by the European Commission under the Seventh Framework Programme Date <Document Reference>

25 Software for the Optimal Place 0 Calculation for WIND-farms Multipath energy (db) σ σ < 4 2 σ < σ < 2-40 σ < C/N (db) Clara tendencia de valores crecientes de relación C/N y el valor de P mult. Todas las medidas con valores de P mult por encima de -15 db tienen umbrales de C/N mayores que 19,3 db. Las medidas con valores de P mult por debajo de -15 db presentan mayores valores de C/N umbral cuando mayores son los valores de desviación estándar media. Potencia multitrayecto P mult -15dB -15dB > P mult -25dB Incremento máximo del umbral de C/N sobre el umbral C/N teórico de un canal Rice 9,1 db 6,6 db -25dB > P mult -35dB STREP project supported by the European Commission under the Seventh Framework Programme 2,4 db Date <Document Reference>

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