Página anterior, Visita Guiada, Página siguiente www.windpower.org

Guía del programa de cálculo de la potencia de un aerogenerador


Si tiene suficiente sitio en su pantalla, puede abrir otra ventana del navegador que contenga el programa de cálculo, para poder mirarlo mientras lee esta guía. Si no quiere leer todas estas instrucciones, lea en cualquier caso el aviso del final de esta página.

Utilización de la curva de potencia y de la distribución de Weibull para estimar la potencia y la energía disponibles
Para usar la curva de potencia correctamente tiene que combinar sus conocimientos sobre la distribución de Weibull con la curva de potencia. Esto es exactamente lo que vamos a hacer al utilizar el programa de cálculo de la densidad de potencia de la página siguiente:
Por cada minúsculo intervalo de 0,1 m de velocidades del viento multiplicamos la probabilidad de ese intervalo de velocidad del viento (de la curva de Weibull) por el valor obtenido de la curva de potencia del aerogenerador.
Después hacemos la suma de todas esas multiplicaciones para obtener la potencia disponible media (o promedio).
Si multiplicamos la potencia por 365.25 por 24 (el número de horas en un año) obtenemos la energía disponible total en un año promedio.

Datos del emplazamiento
Utilice el menú desplegable para rellenar automáticamente los datos de distribución eólica europea. Los datos tomados para las clases de rugosidad 0, 1, 2 y 3 han sido tomados del Atlas Eólico Europeo. Si utiliza una clase de rugosidad de 1,5, entonces interpolamos para obtener los datos. Si usted tiene datos de otras partes del mundo que le gustaría que fuesen incluidos, escríbanos un e-mail.

Datos de la densidad del aire
Tal y como vimos en una página anterior, la energía en el viento varía proporcionalmente a la densidad del aire. Intente cambiar la temperatura desde, p.ej., 40 °C a - 20 °C. Hay casi 25 por ciento más de moléculas de aire en un metro cúbico de aire frío que en un metro cúbico de aire cálido. Vea pues que es lo que ocurre con la energía disponible.
Si desea cambiar la altitud sobre el nivel del mar, empiece introduciendo primero la temperatura a nivel del mar. Entonces el programa calculará automáticamente la temperatura y presión correspondientes a la altitud que usted indique.
Puede introducir la densidad del aire directamente, si sabe qué es lo que hace. Entonces el programa calculará los valores correspondientes al resto de variables (también puede cambiar la presión del aire, aunque es preferible no hacerlo. Su presión del aire obviamente será la que corresponda a la altitud y temperatura locales).

Datos de la distribución del viento
El parámetro de forma de Weibull suele estar alrededor de 2 en Europa del Norte, aunque puede variar de una situación a otra, por lo que puede necesitar realmente un atlas eólico para conocerlo de forma más exacta. Bien puede introducir la velocidad media del viento o bien el parámetro de escala de Weibull (el programa calculará automáticamente el otro).
La altura a la que se realicen las mediciones de la velocidad del viento es muy importante, ya que las velocidades del viento aumentan con la altitud sobre el nivel del suelo (ver la página sobre cizallamiento del viento). Las observaciones metereológicas son generalmente hechas a una altura de 10 metros, pero los estudios anemométricos se realizan a menudo a la altura del buje del aerogenerador (en nuestro ejemplo 50 m).
La rugosidad promedio del terreno circundante es importante para determinar la velocidad del viento a la altura del buje del aerogenerador, si ésta difiere de la altura a la que fueron hechas las mediciones de la velocidad del viento. Puede bien definir la clase de rugosidad o la longitud de rugosidad, dependiendo del tipo de paisaje local (consulte el manual de referencia para tener un guía sobre clases de rugosidad).


Datos del aerogenerador
Esta sección del programa le permite especificar la potencia nominal del generador principal, el diámetro del rotor, la velocidad de conexión y la velocidad de corte y la altura de buje de su máquina. Al final de la página podrá entonces identificar la curva de potencia de su máquina.
Sin embargo, es mucho más fácil utilizar el primer menú desplegable, que le permitirá introducir las especificaciones del aerogenerador utilizando una tabla incorporada de datos de aerogeneradores daneses típicos. En el formulario ya hemos introducido por usted los datos correspondientes a una típica máquina de 600 kW, pero también puede experimentar mirando otras máquinas.
El segundo menú desplegable le permitirá elegir entre las alturas de buje disponibles para la máquina que usted ha elegido. Si lo desea, también puede introducir usted mismo una altura de buje.
Pruebe un poco con diferentes alturas de buje y vea como varía la energía disponible. El efecto es particularmente notable en máquinas emplazadas en un terreno con una clase de rugosidad alta (puede cambiar la clase de rugosidad en los datos de la distribución del viento para verlo por usted mismo).
Si modifica las especificaciones de la máquina estándar, el texto del primer menú desplegable cambia a ejemplo del usuario, para indicarle que no está trabajando con una máquina estándar. Es seguro jugar con todas las variables, aunque no tiene mucho sentido cambiar el tamaño del generador o el diámetro del rotor de una máquina estándar, a menos que cambie también la curva de potencia. Sólo se utiliza el diámetro del rotor para mostrar la potencia de entrada y para calcular el rendimiento de la máquina (en términos del coeficiente de energía). La potencia nominal se utiliza únicamente para calcular el factor de carga.

Curva de potencia del aerogenerador
Por razones prácticas (ver al mismo tiempo los datos de entrada y los resultados) hemos situado el listado de los datos de la curva de potencia del aerogenerador al final de la página. Puede utilizar este área para especificar una turbina que no esté incluida en la tabla adjunta. El único requerimiento es que las velocidades del viento están ordenadas secuencialmente en sentido ascendente (o descendente).
El programa aproxima la curva de potencia con una línea recta entre cada dos puntos consecutivos que no tienen valor nulo para la potencia disponible.
Nota: El programa sólo usa velocidades de viento de hasta 40 m/s en sus cálculos de clima eólico, por lo que no se moleste en máquinas fantásticas que trabajan por encima de los 30 m/s.

Botones de control
Calcular
recalcula los resultados del formulario. Para activar el programa también puede hacer click en cualquier otro lugar o usar el tabulador después de haber introducido los datos. Observe que si usted cambia la curva de potencia, el programa no recalculará sus datos hasta que haga click en calcular o cambie algún otro dato.
Borrar datos vuelve a introducir los datos del ejemplo del usuario que inicialmente aparecían en su pantalla.
Densidad de potencia dibuja el gráfico de la densidad de potencia para este emplazamiento y máquina en una ventana aparte.
Curva de potencia dibuja la curva de potencia para la máquina que usted ha elegido en una ventana aparte.
Coeficiente de energía dibuja el coeficiente de energía, es decir, la eficiencia de la máquina a diferentes velocidades de viento.

Resultados de la potencia de entrada en el emplazamiento
Potencia de entrada por metro cuadrado de área del rotor
muestra la cantidad de energía en el viento que teóricamente pasaría a través de un círculo conteniendo al área del rotor, en el caso de que el rotor no estuviese (en realidad, parte del flujo de aire será desviado fuera del área del rotor debido al área de altas presiones en la parte de delante del rotor).
Máxima potencia de entrada a x m/s muestra a qué velocidad del viento se alcanzará la máxima contribución a la potencia total disponible. Dicho valor suele ser mucho más alto que la velocidad del viento promedio (ver la página sobre la función densidad de potencia).
velocidad media del viento a la altura del buje muestra cómo el programa recalcula los datos del viento a la altura de buje exacta. Si ha especificado una altura de buje diferente de aquélla a la que las mediciones fueron tomadas, el programa recalculará automáticamente todas las velocidades en la distribución de Weibull de acuerdo con la clase de rugosidad (longitud de rugosidad) que haya especificado.

Resultados de potencia disponible del aerogenerador
Potencia disponible por metro cuadrado de área del rotor
nos indica cuánta de la potencia de entrada por metro cuadrado será convertida en energía. Generalmente, encontrará que construir una máquina para usar el 30 por ciento de la potencia disponible resulta rentable (observe que el valor de la potencia de entrada del emplazamiento incluye la potencia para velocidades del viento fuera del rango de velocidades de conexión/corte, por lo que no podrá dividir por ese valor para obtener el coeficiente de energía promedio).
Energía disponible por metro cuadrado de área del rotor por año, es simplemente la potencia disponible media por metro cuadrado del área del rotor multiplicado por el número de horas en un año.

Energía disponible en kWh por año, indica cuánta energía eléctrica producirá el aerogenerador en un año promedio. Esta es probablemente la cifra que más va a interesarle al propietario del aerogenerador. Sin embargo, cuando el propietario considere esta cifra, también deberá tener el cuenta el precio de la máquina, su fiabilidad y el coste de operación y de mantenimiento. Volveremos sobre estas cuestiones en la sección la economía en la energía eólica.
La energía disponible anual calculada aquí puede ser ligeramente diferente de las cifras reales proporcionadas por el fabricante. En particular, esto es lo que ocurre cuando se varía la densidad del aire. En ese caso el fabricante calculará diferentes curvas de potencia para cada densidad del aire. La razón es que con una turbina regulada por variación del ángulo de paso ("pitch controlled"), el mecanismo de cambio del ángulo de paso modificará automáticamente el ángulo de paso de la pala al variar la densidad del aire, mientras que en una turbina con regulación por pérdida aerodinámica ("stall regulation") el fabricante fijará un ángulo de paso ligeramente diferente dependiendo de la densidad promedio del aire local. Este programa puede estar hasta un 3,6 % por debajo del valor correcto proporcionado por el fabricante, para bajas densidades del aire, y hasta un 1,6 % por encima, para altas densidades del aire.
Factor de carga indica en que proporción la turbina usa la capacidad nominal de su (principal) generador. Puede leer más en la página sobre energía anual disponible en un aerogenerador.
Nota 1: Asegúrese de que está utilizando la misma altura de buje, si desea comparar el funcionamiento de dos máquinas con el mismo diámetro de rotor.
Nota 2: Si desea comparar dos máquinas con diferentes diámetros de rotor, deberá fijarse en la energía disponible por metro cuadrado de área de rotor ( y seguir usando la misma altura de buje).
Nota 3: Generalmente, las máquinas para vientos bajos (gran diámetro del rotor en relación con el tamaño del generador) funcionarán mal en emplazamientos de fuertes vientos, y viceversa. La mayoría de las máquinas para vientos bajos no están diseñadas para ser utilizadas en áreas de fuertes ráfagas de viento.

Inicio

 

Página anterior, Visita Guiada, Página siguiente

| Página anterior | Inicio | Página siguiente |
© copyright 2000 Søren Krohn.
Actualizado el 9 de marzo 2000
http://www.windpower.org/es/tour/wres/guidep.htm