Mejora
de los cálculos de la sombra proyectada por aerogeneradores
Dirección
del rotor aleatoria (azimut aleatorio)
En la
práctica, es muy poco probable que el viento, y por lo
tanto el rotor, sigan al sol. Así pues, obtendremos un
resultado más realista si modificamos los resultados considerando
que el rotor puede adoptar cualquier posición en cualquier
instante. En el dibujo de más a la derecha puede ver una
situación en la que el rotor está enfocado directamente
hacia el sol. El minúsculo punto blanco de la parte inferior
derecha representa el centro de la torre del aerogenerador.
Ahora, consideremos que orientamos el rotor
un grado fuera de su posición, tomamos una foto instantánea
de la imagen de la sombra, giramos otro grado, tomamos otra foto
instantánea, etc. hasta que hayamos completado una vuelta
de 360 grados. Después superponemos las 360 fotos instantáneas
y obtenemos algo similar a la pequeña imagen de la izquierda:
el centro obtendrá la mayoría de la sombra, pero
a medida que nos desplazamos hacia el exterior (donde los bordes
verticales del disco del rotor proyectan su sombra) la intensidad
de sombra media disminuirá.
La proyección de la sombra se reduce
en promedio un 63 por ciento respecto al caso más desfavorable,
si consideramos una dirección del rotor aleatoria. Idealmente,
deberíamos tener una rosa
de los vientos (preferiblemente horaria para cada día
o mes) para realizar unos cálculos exactos.
Dirección
de rotor fija (azimut fijo)
El
la práctica, el rotor del aerogenerador seguirá
la dirección del viento (si la velocidad del viento está
por encima de la velocidad
de conexión). La imagen muestra la forma de un área
(en rojo) que proporciona 10 o más horas de sombra al
año a una latitud de 55° norte, con el rotor orientado
en un ángulo fijo de -45 grados (es decir, con el viento
viniendo permanentemente del sudoeste o del noreste). Como puede
ver, no habrán casi sombras en un ángulo de +45
grados, esto es, en la dirección paralela al plano del
rotor.
La proyección de la sombra se reduce
típicamente en un 62 % respecto a los resultados del caso
más desfavorable, si consideramos una dirección
de rotor fija.
Dirección
de rotor real (rosa de los vientos)
Al realizar la planificación del emplazamiento de una
turbina normalmente ya disponemos de una rosa de los vientos
con una distribución de las frecuencias de los vientos
en las diferentes direcciones de la brújula. Usando esta
información podemos calcular un dibujo más exacto
de la sombra. En el caso de nuestro ejemplo de prueba, Copenhague,
las sombras se reducen alrededor de un 64 por ciento respecto
a los valores del caso más desfavorable.
Horas
de funcionamiento de la turbina
El rotor no estará girando todo el tiempo, por lo que
podemos multiplicar el número de minutos de parpadeo de
la sombra por un factor de típicamente el 0'75, dependiendo
del clima eólico local (e idealmente utilizar el factor
de corrección adecuado para las horas de día durante
cada mes).
Horas
de insolación reales
En el estudio de las sombras sólo debemos considerar la
fracción de tiempo durante la cual el sol está
realmente brillando, idealmente utilizando el factor de corrección
adecuado para cada hora del día durante el año.
En 1853 se inventó (y en 1879 fue mejorado) el primer
aparato que registraba la insolación de forma fiable,
lo que significa que en muchas partes del mundo los institutos
meteorológicos tienen datos estadísticos precisos,
tomados durante un largo periodo de tiempo, del número
de horas de insolación durante el año.
El número de horas de sol varía
con la situación geográfica y con la estación
(verano o invierno). Hemos incluido datos de 3 emplazamientos
daneses (Christiansø, Copenhague y Viborg), donde el número
de horas de insolación varía del 44 al 40 y 36
por ciento del tiempo.
Combinación
de las horas de funcionamiento de la turbina, dirección
real del rotor y horas de insolación reales
Si utilizamos tanto las horas de funcionamiento de la turbina,
la dirección del rotor real y las horas de insolación
reales obtenemos un resultado (en el caso de Dinamarca) que está
alrededor del 18 por ciento del caso más desfavorable,
utilizando el 75% de horas de funcionamiento en ambos casos (los
porcentajes dados arriba son el resultado de simulaciones realizadas
con datos para Copenhague, en un área de 720 por 720 metros
cuadrados, con una turbina de un diámetro de rotor de
43 m y una altura de buje de 50 m en el centro).
Las dos imágenes de abajo comparan
la simulación del caso más desfavorable (con el
75% de horas de funcionamiento) con un simulación real
para Copenhague (también con el 75% de horas de funcionamiento),
utilizando datos estadísticos tanto para la insolación
como para el viento. El área roja representa una zona
con 30 o más horas de sombra al año. Cada mapa
representa un área de 720 por 720 metros.
La conclusión interesante de estas
simulaciones es que las horas de insolación reales juegan
un papel muy importante en la disminución de la cantidad
de sombras al norte de la turbina (en el hemisferio norte). El
motivo de que sea importante es que hay muy pocas horas de insolación
cuando el sol está bajo en el cielo hacia el sur durante
el invierno.
© copyright 2000 Søren Krohn.
Actualizado el 20 de enero 2000
http://www.windpower.org/es/tour/env/shadow/shadowr.htm
