Modelo de Turbulencia del Viento basado en Periodos de 30 Segundos III Jornadas de Energía Eólica 2012

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1 Modelo de Turbulencia del Viento basado en Periodos de 30 Segundos III Jornadas de Energía Eólica 2012 Alejandro Blanco García Tirso Vázquez

2 Introducción. Frases del proyecto: Recopilación de Datos cada Segundo. Evaluación de Emplazamientos Reales. Modelo de Turbulencia. Conclusiones.

3 Sobre Kintech Engineering EOL Zenith Año 2010 Conexión directa vía Internet GPS integrado Cálculo TI30 EOL 2020 Año 1999 Primer data logger eólico con módulo de telemetría Cálculo PDesvST

4 Sobre Kintech Engineering

5 El por qué de la PDesvST La serie de la recta, según DesvST, posee el doble de turbulencia que la serie de la onda V e lo c id a d (m /s ) Tiempo(s)

6 Turbulencia. Por qué es importante? Cargas en los Aerogeneradores. Clasificación del Aerogenerador. Horas de Producción Energética. Mayor EFICIENCIA ENERGÉTICA.

7 Clasificación aerogeneradores Se realiza acorde a la Norma :2005 V ref, igual o mayor al valor medio de velocidad de 10 minutos con un período de recurrencia de 50 años. I ref, valor esperado de la intensidad de turbulencia para 15 m/s. σ1 IT = Vel

8 Modelo normal de turbulencia 1 = Iref (0.75 * Vhub + b); b =5.6m/s

9 Modelo normal de turbulencia σ1 IT = Vel

10 Introducción. Frases del proyecto: Recopilación de Datos cada Segundo. Evaluación de Emplazamientos Reales. Modelo de Turbulencia. Conclusiones.

11 Recopilación de Datos cada Segundo Con más de 6 millones de datos segundales de la velocidad del viento, hemos estudiado los fenómenos que afectana al cálculo de la Intensidad de Turbulencia, incluyendo: Vientos con Frecuencias Altas. Vientos con Frecuencias Bajas. Cambios en la velocidad promedio.

12 Viento con Frecuencias Altas σ10min RATIO= σ 30seg Velocidad 40*IT 40*IT30 Promedio Velocidad 10min Velocidad (m/s) Tiempo(s)

13 Viento con Frecuencias Bajas RATIO σ = σ 10min 30seg Velocidad 20*IT 20*IT30 Promedio Velocidad 10 min 10 Velocidad (m/s) Tiempo (s)

En Avance 25 20 Velocidad 40*IT 40*IT30 Promedio Velocidad 10min Velocidad (m/s)

14 En Avance Velocidad 40*IT 40*IT30 Promedio Velocidad 10min Velocidad (m/s) Tiempo(s) TI, IEC TI30

15 En Avance Velocidad 20*IT 20*IT30 Promedio Velocidad 10 min 10 Velocidad (m/s) Tiempo (s) TI, IEC TI30

16 Cambios en la Velocidad Promedio RATIO σ = σ 10min 30seg Velocidad 20*IT 20*IT30 Promedio Velocidad 10 min 8 Velocidad (m/s) Tiempo (s)

17 Introducción. Frases del proyecto: Recopilación de Datos cada Segundo. Evaluación de Emplazamientos Reales. Modelo de Turbulencia. Conclusiones.

18 Evaluación de Emplazamientos Reales Más de 100 emplazamientos reales. Realizando el mismo procedimiento en todos: Eliminación de los datos erróneos. Estudio de los parámetros característicos del viento: Estudio de la rosa de los vientos. Estudio temporal de los parámetros estadísticos. Estudio de las desviaciones estándar. Estudio de las intensidades de turbulencia.

19 Estudio temporal de los parámetros estadísticos

20 Estudio de la Desviación Estándar cada 10minutos y 30 segundos Desviación-10min Desviación-30seg

21 Estudio de la Intensidad de Turbulencia

22 Introducción. Frases del proyecto: Recopilación de Datos cada Segundo. Evaluación de Emplazamientos Reales. Modelo de Turbulencia. Conclusiones.

23 Emplazamiento tipo Obtener la turbulencia del mismo emplazamiento tipo por medio de IT10min y de IT30seg.

24 Emplazamiento tipo Procedimiento: Se recopiló los valores del percentil 90% real de la intensidad de turbulencia. Se eliminó los bines erróneos o fuera de lo normal, por medio de límites de confianza del 80%, del ratio entre IT10 e IT30. Se promedio los valores en cada bin de velocidad.

25 Emplazamiento tipo Ligeramente más inclinado que el emplazamiento de la Norma IEC

26 Emplazamiento tipo

27 Emplazamiento tipo 2,50 2,00 y = 0,1023x + 0,4914 R 2 = 0,980 1,50 σ1 1,00 0,50 0,00 σ1 con DesvST σ1 con PDesvST y = 0,0739x + 0,1347 R 2 = 0, Velocidad

28 Ratio Standard Ratio Estándar = 2,8606 / V + 1,4381

29 Ratio Standard Número de emplazamientos en cada rango para la diferencia entre el ratio del emplazamiento real y el Ratio Estándar para el bin 15m/s.

30 Espectro del viento

31 IEC Modelo de Turbulencia

32 Modelo de Turbulencia basado en Periodos de 30 Segundos σ 1 = I ref (0.75 x V hub + 5.6) σ 1, 30s = I ref30 (K x V hub + Constante)

33 Modelo de Turbulencia basado en Periodos de 30 Segundos 1, 30s = I ref30 (0.75 x V hub ) Subclase I ref30 A 0,122 B 0,106 C 0,091

34 Modelo de Turbulencia basado en Periodos de 30 Segundos

35 Modelo de Turbulencia basado en Periodos de 30 Segundos La diferencia entre el modelo de turbulencia obtenido con 30 emplazamientos reales y el obtenido con más de 100 emplazamientos reales es menor al 1%.

36 Ejemplo de Emplazamientos Reales Intensidad de turbulencia, IEC Intensidad de turbulencia, 30s SubClass C SubClass B SubClass A Emplazamiento Velocidad SubClass C SubClass B SubClassA Emplazamiento Velocidad En este emplazamiento puede observarse un incremento de la intensidad de turbulencia porque el ratio en este emplazamiento es menor que el Ratio Estándar. La disminución de este ratio es debido la subestimación de las altas frecuencias del viento.

37 Ejemplo de Emplazamientos Reales Este emplazamiento tiene un disminución de subclase. Esto es debido a la sobreestimación de las bajas frecuencias del viento que hace incrementar el ratio entre TI y TI30.

38 Introducción. Frases del proyecto: Recopilación de Datos cada Segundo. Evaluación de Emplazamientos Reales. Modelo de Turbulencia. Conclusiones.

39 Conclusiones La intensidad de turbulencia tiene gran importancia en la EFICIENCIA ENERGÉTICA de los parques eólicos. La desviación estándar de períodos de 10 minutos está INFLUENCIADA por fenómenos que no son verdaderas cargas en los aerogeneradores. La desviación estándar de períodos de 30 segundos ofrece una NUEVA INFORMACIÓN de las altas frecuencias del viento que debe ser estudiado. El Modelo de Turbulencia basado en períodos de 30 segundos es muy CONSTANTE. El Modelo de Turbulencia basado en períodos de 30 puede afectar la elección de SUBCLASE DE AEROGENERADOR en un 25% de los emplazamientos.

40 Nuevos objetivos Dar a conocer el nuevo Modelo de Turbulencia mediante conferencias, charlas o mediante el propio software del data logger EOL Zenith

41 Nuevos obejtivos Estudios con grandes empresas del sector: Gamesa: Estudio de parques eólicos con problemas de cargas en los aerogeneradores. Garrad Hassan: Caracterización de posibles emplazamientos con altas o con bajas frecuencias del viento. Vestas: Modelo de turbulencia extrema.

42 Gracias por vuestra atención

43 Alejandro Blanco García

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