FUROW For Uncertainty Reduction Of Wind Software para el desarrollo y gestión de parques eólicos

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1 SOLUTE - FUROW Madrid, Junio 2015 I Congreso Eólico Español FUROW For Uncertainty Reduction Of Wind Software para el desarrollo y gestión de parques eólicos

2 1. PRESENTACIÓN 1.1. SOBRE SOLUTE Energía eólica y renovables Ferroviario Automoción Aeroespacial Energía Ingeniería civil Actividades en los siguientes campos: Análisis estructural y mecánico Simulación numérica avanzada Análisis de cargas y dinámica de aerogeneradores Certificación de máquina eólica Desarrollo e ingeniería de proyectos eólicos Campañas de medición con mástiles y SODAR Evaluación de recurso eólico y micro-siting Estudios de viabilidad técnico-económicos Desarrollo de software Proyectos I+D+i FUROW 2

3 1. PRESENTACIÓN 1.2. SOBRE FUROW Motivación principal: Objetivos TPWIND 2009 VISIÓN 3% PARA EL 2030 CONDICIONES DE VIENTO Reducción de incertidumbre hasta un 3% en la evaluación del recurso eólico y producción energética 1) Siting en terreno complejo y con bosques 2) Meteorología offshore 3) Estelas en y entre parques 4) Vientos extremos 5) Perfil de viento por encima de 100m y mediciones con detección remota 6) Predicción a corto plazo PROYECTO ETSWIND (cofinanciado por CDTI) FUROW Motivación adicional: Objetivos TPWIND 2014 REDUCCIÓN DEL COSTE DE LA ENERGÍA AMPLIACIÓN DE PROYECTO LÍNEAS ACTUALES DE I+D EN EL SECTOR FUROW 3

4 2.1. FUNCIONALIDADES FUROW es una herramienta integrada que permite llevar a cabo un estudio detallado de un parque eólico incluyendo: Carga de datos meteorológicos (mástiles, SODAR, LIDAR,.nc) y operacionales 25/06/2015 FUROW 4

5 2.1. FUNCIONALIDADES FUROW es una herramienta integrada que permite llevar a cabo un estudio detallado de un parque eólico incluyendo: Verificación de clase para cada posición de las turbinas 25/06/2015 Wind energy 5

6 2.1. FUNCIONALIDADES FUROW es una herramienta integrada que permite llevar a cabo un estudio detallado de un parque eólico incluyendo: Estudios de producción energética incluyendo pérdidas energéticas 25/06/2015 Wind energy 6

7 2.1. FUNCIONALIDADES FUROW es una herramienta integrada que permite llevar a cabo un estudio detallado de un parque eólico incluyendo: Evaluación de recurso eólico a cualquier altura 25/06/2015 Wind energy 7

8 2.1. FUNCIONALIDADES FUROW es una herramienta integrada que permite llevar a cabo un estudio detallado de un parque eólico incluyendo: Representación gráfica y análisis de variables atmosféricas y datos operacionales 25/06/2015 Wind energy 8

9 2.1. FUNCIONALIDADES FUROW resulta útil en la metodología de Reconstrucción de series temporales y FORECASTING desarrollada por SOLUTE para la predicción de viento y energía en cualquier posición del parque. Tipos de tiempo 25/06/2015 FUROW 9

10 2.1. FUNCIONALIDADES FUROW resulta útil en la metodología de Reconstrucción de series temporales y FORECASTING desarrollada por SOLUTE para la predicción de viento y energía en cualquier posición del parque. Reconstrucción 25/06/2015 Wind energy 10

11 2.1. FUNCIONALIDADES FUROW resulta útil en la metodología de Reconstrucción de series temporales y FORECASTING desarrollada por SOLUTE para la predicción de viento y energía en cualquier posición del parque. FORECASTING 25/06/2015 Wind energy 11

12 AJUSTE DEL PERFIL VERTICAL (OPCIÓN BEST FIT ) Condiciones muy estables Cortadura muy elevada! Mejor ajuste LOG-LINEAL Necesidad de ajustar el mejor perfil en cada valor de 10 minutos 25/06/2015 FUROW 12

13 Sector: Todos OPCIÓN BEST FIT 25/06/2015 Wind energy 13

14 Sector: 78.75º º 25/06/2015 Wind energy 14

15 CÁLCULO DE ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA Necesidad de medir a varias alturas! 80m Número de Richardson 10m Derivación Longitud Monin-Obukhov Inclusión de viraje del viento con altura Mediciones con anemómetro sónico! Ri<0 L 0<Ri<0.15 Ri>1.0 Sorbjan 2008: Local scales of Turbulence in the Stable Boundary Layer Interpolación 0.15<Ri<1.0 25/06/2015 FUROW 15

16 CÁLCULO DE ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA 25/06/2015 Wind energy 16

17 CÁLCULO DE ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA 25/06/2015 Wind energy 17

18 CÁLCULO DE MAPA DE VIENTO A MÚLTIPLES ALTURAS Jackson y Hunt, 1975: Turbulent wind flow over a low hill Belcher y Hunt, 1998: Turbulent flow over hills and waves h PBL h 2 h 1 Representa el efecto de la pendiente alrededor del punto de cálculo Representa el efecto de la altura de las distintas regiones en las que se divide el flujo Cambian en función de la PBL y la estabilidad atmosférica Garratt (1994) The Atmospheric Boundary Layer C= 0.1 (Muy estable) 25/06/2015 FUROW C=0.2 (Neutral) C=0.6 (Muy inestable) 18

19 L= /06/2015 Wind energy 19

20 MAPA VELOCIDAD 50m FUROW WAsP 25/06/2015 Wind energy 20

21 MAPA VELOCIDAD 80m FUROW WAsP 25/06/2015 Wind energy 21

22 CÁLCULO DE MAPA DE VIENTO A MÚLTIPLES ALTURAS Gryning, S.-E., E. Batchvarova, B. Brummer, H. Jørgensen, and S. Larsen, 2007: On the extension of the wind profile over homogeneous terrain beyond the surface layer ESTABLE INESTABLE 25/06/2015 FUROW 22

23 CÁLCULO DE MAPA DE TURBULENCIA Procedimientos clásicos: Nuevo procedimiento: Extrapolación de σ en la vertical (L>0 y L<0) Cambios debidos a la orografía en el punto del grid Cambios debidos a la rugosidad en el punto del grid Cambios debidos a la orografía en el mástil Britter, Hunt y Richards, 1981: Air flow over a 2D hill: studies of velocity speed-up, roughness effects and turbulence 25/06/2015 FUROW 23

24 Velocidad =10m/s Altura =50m IT =15% MAPA IT 50m Velocidad =10m/s Altura =50m IT =15% Velocidad =10m/s Altura =50m IT =15% 25/06/2015 Wind energy 24

25 Velocidad =10m/s Altura =50m IT =15% MAPA IT 80m Velocidad =10m/s Altura =50m IT =15% Velocidad =10m/s Altura =50m IT =15% 25/06/2015 Wind energy 25

26 3. FUROW 3.1. ASPECTOS VENIDEROS EN FUROW FUROW es un programa con perspectiva a futuro. Se plantean añadir nuevos módulos y funcionalidades que permitan llevar a cabo más cálculos necesarios en el desarrollo, diseño y gestión de parques eólicos: Acceso a datos online para el cálculo de recurso eólico Cálculo de condiciones oceánicas y mapas de batimetría para análisis OFFSHORE Desarrollo e integración de modelo CFD para cálculo en terreno complejo. Efectos de estabilidad. Desarrollo de módulos específicos: ruido, sombras, financiero, etc. Verificación analítica del daño sobre turbinas e influencia en cargas Reconstrucción de series temporales + FORECASTING Acoplamiento módulo CFD para la predicción de velocidad, dirección y turbulencia del viento en las distintas posiciones Mejoras en la Reconstrucción y Predicción en base de 10 minutos 25/06/2015 FUROW 26

27 SOLUTE - FUROW Madrid, Junio 2015 I Congreso Eólico Español Gracias por vuestro tiempo e interés Javier Magdalena Sáiz (javier.magdalena@solute.es)