modelo de turbulencia del viento basado en periodos de 30...
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Modelo de Turbulencia del Viento basado en Periodos
de 30 Segundos
III Jornadas de Energía Eólica 2012
Alejandro Blanco García
Tirso Vázquez
• Introducción.• Frases del proyecto:
–Recopilación de Datos cada Segundo.
–Evaluación de Emplazamientos Reales.
–Modelo de Turbulencia.
• Conclusiones.
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
Sobre Kintech Engineering
El por qué de la PDesvST
La serie de la recta, según DesvST, posee el doble de
turbulencia que la serie de la onda.
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1
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7
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3
Tiempo(s)
Ve
loc
ida
d(m
/s)
Turbulencia.¿Por qué es importante?
• Cargas en los Aerogeneradores.
• Clasificación del Aerogenerador.
• Horas de Producción Energética.
• Mayor EFICIENCIA ENERGÉTICA.
• Vref, igual o mayor al valor medio de velocidad de 10 minutos
con un período de recurrencia de 50 años.
• Iref, valor esperado de la intensidad de turbulencia para 15 m/s.
Clasificación aerogeneradores
VelIT 1
σ=
Se realiza acorde a la Norma 61400-1:2005
Modelo normal de turbulencia
䃢1 = Iref (0.75 * Vhub + b); b =5.6m/s
Modelo normal de turbulencia
VelIT 1
σ=
• Introducción.
• Frases del proyecto:
–Recopilación de Datos cada Segundo.–Evaluación de Emplazamientos Reales.
–Modelo de Turbulencia.
• Conclusiones.
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.
Viento con Frecuencias Altas
0
5
10
15
20
25
0 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800
Tiempo(s)
Vel
ocid
ad (m
/s)
Velocidad
40*IT
40*IT30
Promedio Velocidad 10min
seg
RATIO30
min10
σ
σ= ⇓
Viento con Frecuencias Bajas
0
2
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0 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200Tiempo (s)
Velo
cid
ad (m
/s)
Velocidad
20*IT
20*IT30
Promedio Velocidad 10 min
⇑seg
RATIO30
min10
σ
σ=
En AvanceH
0
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0 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800
Tiempo(s)
Velo
cidad (m
/s)
Velocidad
40*IT
40*IT30
Promedio Velocidad 10min
TI, IEC 61400-1 TI30
En AvanceH
0
2
4
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0 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200Tiempo (s)
Velo
cid
ad (m
/s)
Velocidad
20*IT
20*IT30
Promedio Velocidad 10 min
TI, IEC 61400-1 TI30
Cambios en la Velocidad Promedio
0
2
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0 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800
Tiempo (s)
Vel
oci
dad
(m
/s)
Velocidad
20*IT
20*IT30
Promedio Velocidad 10 min
⇑ ⇑seg
RATIO30
min10
σ
σ=
• Introducción.
• Frases del proyecto:
–Recopilación de Datos cada Segundo.
–Evaluación de Emplazamientos Reales.–Modelo de Turbulencia.
• Conclusiones.
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.
Estudio temporal de los parámetros estadísticos
Estudio de la Desviación Estándar cada 10minutos y 30 segundos
Desviación-10min
Desviación-30seg
Estudio de la Intensidad de Turbulencia
• Introducción.
• Frases del proyecto:
–Recopilación de Datos cada Segundo.
–Evaluación de Emplazamientos Reales.
–Modelo de Turbulencia.
• Conclusiones.
Emplazamiento tipo
Obtener la turbulencia del mismoemplazamiento tipo por medio de IT10min
y de IT30seg.
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.
Emplazamiento tipoLigeramente más inclinado que el emplazamiento de la
Norma IEC 61400-1
Emplazamiento tipo
Emplazamiento tipo
y = 0,1023x + 0,4914
R2 = 0,980
y = 0,0739x + 0,1347
R2 = 0,992
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Velocidad
σ1
σ1 con DesvST
σ1 con PDesvST
Ratio Standard
“Ratio Estándar” = 2,8606 / V + 1,4381
Ratio StandardNúmero de emplazamientos en cada rango para la diferencia
entre el ratio del emplazamiento real y el Ratio Estándar para
el bin 15m/s.
Espectro del viento
IEC 61400-1 Modelo de Turbulencia
σ1= Iref (0.75 x Vhub+ 5.6)
σ1, 30s= Iref30 (K x Vhub+ Constante)
⇓
Modelo de Turbulencia basado en Periodos de 30 Segundos
䃢1, 30s= Iref30 (0.75 x Vhub+2.429)
Subclase Iref30
A 0,122
B 0,106
C 0,091
Modelo de Turbulencia basado en Periodos de 30 Segundos
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%.
Modelo de Turbulencia basado en Periodos de 30 Segundos
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.
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Velocidad
Inte
ns
ida
d d
e t
urb
ule
nc
ia, I
EC
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40
0
SubClass C
SubClass B
SubClass A
Emplazamiento
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0.02
0.04
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0.08
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0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Velocidad
Inte
nsi
dad
de
turb
ule
nci
a, 3
0s
SubClass C
SubClass B
SubClassA
Emplazamiento
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.
Ejemplo de Emplazamientos Reales
• Introducción.
• Frases del proyecto:
–Recopilación de Datos cada Segundo.
–Evaluación de Emplazamientos Reales.
–Modelo de Turbulencia.
• Conclusiones.
Conclusiones• La intensidad de turbulencia tiene gran importancia en la
EFICIENCIA ENERGÉTICA de los parques eólicos.
• La desviación estándar de períodos de 10 minutos estáINFLUENCIADA por fenómenos que no son verdaderascargas en los aerogeneradores.
• La desviación estándar de períodos de 30 segundos ofreceuna 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 puedeafectar la elección de SUBCLASE DE AEROGENERADORen un 25% de los emplazamientos.
Nuevos objetivos
• Dar a conocer el nuevo Modelo de Turbulencia
mediante conferencias, charlasH o mediante el
propio software del data logger EOL Zenith
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.
Gracias por vuestra atención
