MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE PARQUE EÓLICOS A PARTIR DE DATOS SCADA

MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE PARQUE EÓLICOS A PARTIR DE DATOS SCADA Carlos Pueyo Rufas Edificio CIRCE / Campus Río Ebro / Mariano Esquillor Gómez, 15 / 50018 ZARAGOZA Tfno. (+34) 976 761 863 / Fax (+34) 976 732 078 / web: www.fcirce.es / email: circe@unizar.es

Fundación CIRCE

Qué es CIRCE? CIRCE es una Fundación privada sin ánimo de lucro, creada en 1993 por la Universidad de Zaragoza, el Gobierno de Aragón y Endesa En 2009 se creó el Instituto Universitario de Investigación Mixto CIRCE-Universidad de Zaragoza Transferencia y Servicios Investigación Formación Misión: Impulsar la mejora de la eficiencia energética y el despliegue de energías renovables mediante el desarrollo de actividades de I+D+i y de acciones formativas que respondan a las necesidades de los sectores productivos, contribuyendo a un desarrollo sostenible.

Áreas de actividad Las actividades de I+D+i de CIRCE se agrupan en ocho grandes áreas temáticas y abarcan la práctica totalidad de las etapas del sector energético, comprendiendo desde la generación de energía hasta su utilización por el consumidor final Energía eólica y solar Eficiencia energética Redes eléctricas y subestaciones Movilidad sostenible Recursos naturales y biomasa Sistemas térmicos y reducción de emisiones Redes inteligentes y almacenamiento Socioeconomía de la energía

Acreditaciones y Certifiaciones ISO 9001 2008 ISO 14001 2004 ISO 50001 2011 OHSAS18001 2007 Gestión de la Calidad Gestión Ambiental Gestión Energética Gestión de Salud y Seguridad Laboral PROFESIONALES CERTIFICADOS EN: Gestión de proyectos (International Project Management Association) ISO 50001 (British Standards Institution) Medida y verificación de actuaciones de ef. energética (EVO-Efficiency Valuation Organization) LABORATORIOS ACREDITADOS Standard UNE/EN 17025:2008 Ensayos de curva de potencia en aerogeneradores (MEASNET) Ensayos en energías renovables y redes de distribución Calibraciones en electricidad CC y baja frecuencia

Laboratorios Metrología eléctrica (LME) Integración de energías renovables

Laboratorios Ensayo de huecos de tensión en aerogeneradores (MEGHA) Ensayo de perturbaciones eléctricas (QuestLab)

Laboratorios Investigación e innovación en subestaciones eléctricas transformadoras (I2SET) Real Time Digital Simulator (RTDS) Protecciones eléctricas

Laboratorios Oxicombustión Cocombustión Lechos fluidos circulantes

Laboratorios Trigeneración Gasificación

Zero Emissions Lab Laboratorios

Acciones formativas Másteres y posgrados(*): o Eficiencia energética y Ecología Industrial o Eficiencia Energética en Edificación o Energy Management o Generación Termoeléctrica. Tecnologías de Cero Emisiones o European Master in Renewable Energy o Energías renovables, auditorias energéticas, generación distribuida Pionero en España realizando formación en Energías Renovables desde 1999. Único en España que imparte el European Master in Renewable Energy de la agencia EUREC. Más de 100 entidades y empresas colaboradoras. Alta inserción laboral, bolsa de empleo, programa de prácticas internacional y de ayudas al estudio. +1.900 alumnos de 47 nacionalidades. (*) Títulos propios de la Universidad de Zaragoza

Acciones formativas Cursos especializados a medida de las empresas: Programas de doctorado: Formación especializada adaptada a las necesidades particulares de cada empresa. Cursos especializados en cualquier área de investigación de CIRCE, siendo algunos de los más demandados: Microsite y estudios de viento Implantación y utilización de la norma IEC 61850 en subestaciones eléctricas Movilidad sostenible: gestión de flotas de empresas, polígonos y parques Ahorro y Auditorías Energéticas en la empresa: eficiencia energética en edificios y procesos industriales. Programa de Doctorado en Energías Renovables y Eficiencia Energética. Mención de Calidad y Mención hacia la Excelencia otorgada por el Ministerio de Educación

En cifras: Ingresos l 42% de contratos privados con empresas l 58% de subvenciones a convocatorias públicas competitivas l CIRCE no dispone de fondos no competitivos Millones EVOLUCIÓN DE INGRESOS POR FUENTES DE FINANCIACIÓN 9 Instituto 8 7 Otros 6 5 Subvenciones 4 3 Cenit 2 1 Contratos 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

En cifras: Personal Composición de la plantilla por categorías: 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Tot. NO remunerados Fundación TOT. Personal InsAtuto Contratados Fundación Becarios Fundación PDI y PAS Colab. Fundación

MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE PARQUE EÓLICOS A PARTIR DE DATOS SCADA

Introducción La energía eólica ha experimentado un gran desarrollo alcanzando una fase de madurez tecnológica Avances y desarrollos tecnológicos Ubicaciones con un gran potencial energéaco Marco legal estable Nuevas necesidades OpAmización del rendimiento de los parques existentes Planificación adecuada de la operación y mantenimiento Op;mización de la explotación

Introducción La opamización de la operación y mantenimiento de los parques eólicos es críaca en el rendimiento económico de los mismos Para conseguir estos objeavos se hace necesaria una supervisión del funcionamiento. Actualmente hay dos tendencias: o o CondiAon Monitoring Performance Monitoring

Introducción Condi;on Monitoring Registro en Aempo real de cada una de las partes sensibles del aerogenerador Aplicación de algoritmos complejos Método de dizcil implementación y elevada inversión económica Performance Monitoring Uso de datos provenientes del SCADA No hay necesidad de instalación de otros equipos Reducción de la complejidad 0 Basado en el estudio de la curva de potencia de cada aerogenerador Reducción de los costes

Auditorias Energéticas de Parques Eólicos OpAmización del mantenimiento y operación de un parque eólico a través del análisis de los datos SCADA

Auditorias Energéticas de Parques Eólico Obje;vo: Análisis de la información existente para su fácil interpretación buscando la mejora de la explotación de los parques eólicos o Conocer y opamizar el funcionamiento de cada uno de los aerogeneradores o Mejorar el mantenimiento de las máquinas llegando a detectar errores antes de que sucedan o Ajustar los balances económicos del proyecto o EsAmar la predicción de la producción con mayor seguridad MEJORA RENDIMIENTO PARQUE EÓLICO DISMINUCIÓN COSTES MANTENIMIENTO

Auditorias Energéticas de Parques Eólic Mejora en el rendimiento del parque eólico 97% 5% 92% En un parque promedio (50 MW) y 0.10 USD/kWh 5 % 625.000 USD

Auditorias Energéticas de Parques Eólic Mantenimiento Preven;vo: Detección de una alarma en un componente principal Resultado: horas/mes (%) 12% 10% 8% 6% 4% 2% o o o Evitar la ruptura de un componente principal. Aumento de la disponibilidad. Lograr el funcionamiento original. 0% mes 1 mes 2 mes 3 mes 4 mes 5 mes 6 mes 7 mes 8 mes 9 mes 10 mes 11 mes 12

Auditorias Energéticas de Parques Eólic Mantenimiento Preven;vo: Detección de anomalías Suciedad de palas Resultado: Potencia 1.000 0.739 0.478 o Detección de comportamientos anómalos en comparación históricos 0.217-0.043 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Velocidad

Auditorias Energéticas de Parques Eólic Op;mización de la explotación Estudio del comportamiento real del aerogenerador Resultado: o o o No alcanza la potencia nominal Pérdida de pendiente en vientos más frecuentes Detección de limitaciones y comportamientos anómalos

Auditorias Energéticas de Parques Eólic Op;mización de la explotación Análisis del comportamiento real del aerogenerador Resultado: 1.1125 0.8875 0.6625 0.4375 0.2125 Curva promedio CdF 0.0000 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 o o o Conocimiento del funcionamiento real del aerogenerador EsAmación correcta de la predicción de la producción Ajuste en la cuenta de resultados del proyecto

Auditorias Energéticas de Parques Eólic Op;mización de la explotación Mejora en el rendimiento Porcentaje de energía relacionada con paradas que podrían ser suscepables de mejoras

Mejora en el rendimiento del parque eólico Auditorias Energéticas de Parques Eólic

Auditorias Energéticas de Parques Eólic Metodología y parámetros de estudio

Introducción Alarmas Pot- V Procesado Cálculo Producción y Pérdidas Resultados Otros

Metodología. Alarmas Estudio de alarmas Representan el estado del aerogenerador. Registran en el SCADA. Se clasifican según su naturaleza (mantenimiento, limitaciones, etc.) o efecto (deaenen máquina, producción anómala, etc.). Definición de prioridad de alarmas. Habitual alarmas simultáneas. Resumen del estado del aerogenerador priorizando alarmas. Ayuda en el tratamiento y caracterización de la curva de potencia de cada aerogenerador.

Metodología. Pot-V Obtención de las curvas de potencia de cada aerogenerador del parque eólico

Filtrado de velocidad de viento - Filtro de Kalman Metodología. Pot-V

Metodología. Pot-V Filtrado de velocidad de viento - Filtro de Kalman Fases de predicción y corrección Cuando las medidas en la torre meteorológica y la góndola presenta gran diferencia con las esamadas por las ecuaciones de Kalman, los datos correspondientes se idenafican como anómalos Cuando existe una degradación temporal lenta de los anemómetros, el filtro de Kalman no es capaz de detectarla Correlación con anemómetros cercanos

Metodología. Pot-V Filtrado de velocidad de viento Correlación con anemómetros cercanos UAlizada como filtro y como medio de regeneración de datos Correlación generalmente no lineal debido a la distancia entre aerogeneradores y al terreno Se ualiza el método de interpolación por bines

Metodología. Pot-V Filtrado de registros de potencia - Filtrado robusto Método de ajuste mediante mínimos cuadrados respecto a la mediana LMedS Permite eliminar datos fuera de rango, outliers Regeneración Correlación con aerogeneradores cercanos para regenerar huecos de datos de potencia

Metodología. Tratamiento Alarmas Pot- V Procesado Cálculo Producción y Pérdidas Resultados Otros

Metodología. Tratamiento Tratamiento de la curva de potencia de cada aerogenerador

Metodología. Producción y pérdidas Alarmas Pot- V Procesado Cálculo Producción y Pérdidas Resultados Otros

Metodología. Producción y pérdidas Cálculo de de Energía producida y Energía pérdida. Rendimiento Rendimiento (%) = P P + PL 100 P, potencia generada PL, pérdidas de potencia no jusaficadas

Metodología. Producción y pérdidas Cálculo de Energía producida y Energía pérdida

Conclusiones El Performance Monitoring Mejora el conocimiento de la operación de parques eólicos, obtención de la disponibilidad y rendimiento de cada aerogenerador Mejora la detección de desviaciones de producción y su origen Ayuda a la toma de decisiones para operaciones de mantenimiento Sólo se ualizan los datos registrados por los SCADA de los aerogeneradores Coste económico bajo

Auditorias Energéticas de Parques Eólicos Software propio

Auditorias Energéticas de Parques Eólic SEPE (SEguimiento producción Parques Eólicos) o Análisis del funcionamiento de cada aerogenerador y del parque con base en una referencia histórica analizada previamente. o Tratamiento de registros de curvas C- P, según estadísacos históricos o Cálculo de disponibilidades, pérdidas por anomalía, rendimientos, producción,

SEPE (SEguimiento producción Parques Eólicos) Auditorias Energéticas de Parques Eólic

SEPE (SEguimiento producción Parques Eólicos)

SEPE (SEguimiento producción Parques Eólicos) Auditorias Energéticas de Parques Eólic

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN Tel.: [+34] 976 761 863 cpueyo@fcirce.es www.fcirce.es