Medición del Viento para lograr Proyectos Eólicos Exitosos Primer Congreso Nacional de Energías Renovables Presente y futuro de las Energías Renovables Colegio Federado de Ingenieros y Arquitectos San José, CR 20 de Septiembre de 2018 Ing. Jose L. Alfaro Analista de Recurso Eólico jalfaro@renovables.cr

Contenido ¿Por qué medir localmente el viento para un proyecto? Opciones cuando no hay mediciones en el sitio. Cuantificación de sus efectos negativos. Resumen de los tipos de terrenos según IEC 61400-12-1. Tipos comunes de prospección. Calidades de los anemómetros. Equipamiento de un mástil de medición de viento. Tecnología en las mediciones. Sistemas web de asistencia para el proceso de medición.

¿PORQUÉ MEDIR LOCALMENTE EL VIENTO PARA UN PROYECTO? Según las condiciones de viento del sitio, es necesario determinar dos parámetros fundamentales para los fabricantes de turbinas eólicas cuando ofrecen algún tipo de máquina, los cuales son: Perfil de Velocidad de Viento Índice de Turbulencia. Ambos valores no pueden obtenerse sin datos “in situ” de velocidad de viento.

¿PORQUÉ MEDIR LOCALMENTE EL VIENTO PARA UN PROYECTO? Las mediciones son determinantes a la hora de seleccionar el tipo de aerogenerador que va a instalarse. Son el insumo principal que requieren los bancos antes de aprobar créditos para estudios de factibilidad. Son la materia prima para las evaluaciones de potencial energético del sitio (Wind Atlas), así como de la producción estimada (AEP). Según IEC 61400-12-1, deben registrarse en promedios cada 10 min.

¿PORQUÉ MEDIR LOCALMENTE EL VIENTO PARA UN PROYECTO?

¿PORQUÉ MEDIR LOCALMENTE EL VIENTO PARA UN PROYECTO?

Utilización de datos de una estación meteorológica gubernamental. OPCIONES cuando no hay mediciones en el sitio. CUANTIFICACIÓN DE SUS EFECTOS negativOs Utilización de datos de una estación meteorológica gubernamental. Muchas registran datos en intervalos horarios, lo cual reduce la evaluación de picos de turbulencia de alta frecuencia. Muchas de ellas no tienen planes de calibración establecidos. Sus mediciones a largo plazo están sujetas a dudas.

Utilización de datos de una estación cercana al sitio del proyecto. OPCIONES cuando no hay mediciones en el sitio. CUANTIFICACIÓN DE SUS EFECTOS negativOs Utilización de datos de una estación cercana al sitio del proyecto. En caso de haber un emplazamiento “vientos arriba”, no cuantificarán los efectos turbulentos que produciría éste último sobre el sitio. Dependiendo de la distancia, éstos datos dejan de ser representativos, ya sea por distancia excesiva entre los mástiles o por diferencias en la orografía de ambos sitios.

Utilización de datos mesoescalares. OPCIONES cuando no hay mediciones en el sitio. CUANTIFICACIÓN DE SUS EFECTOS negativOs Utilización de datos mesoescalares. Son excelentes para hacer primeras prospecciones de sitios potenciales. Se basan en la recopilación de datos de muchos mástiles de medición. Son representativos de la disponibilidad e intensidad promedio del viento, sin embargo no cuantifican la calidad del sitio. No es posible realizar análisis finos de “micrositing” para los aerogeneradores seleccionados.

Resumen de los tipos de terrenos según IEC 61400-12-1 Según la norma IEC 61400-12-1 se tienen dos tipos de terreno que el cliente o desarrollador deberá tomar en cuenta a la hora de adquirir el equipo de registro adecuado, según corresponda. Es fundamental a la hora de seleccionar la calidad de los instrumentos adecuados para realizar las mediciones de manera exitosa.

Resumen de los tipos de terrenos según IEC 61400-12-1 Terreno Regular “Flat Terrain”: Se caracteriza por tener bajos índices de rugosidad como su principal parámetro. Se cuantifican pocos obstáculos.   Existen tablas que muestran valores típicos de rugosidad dependiendo del tipo de superficie del terreno, tal como se muestra a continuación:

Resumen de los tipos de terrenos según IEC 61400-12-1 Tomado de: Tong, W. - Wind Power Generation and Wind Turbine Design, WIT Press.

Ejemplo de Terreno Regular según IEC 61400-12-1 Resumen de los tipos de terrenos según IEC 61400-12-1 Ejemplo de Terreno Regular según IEC 61400-12-1

Resumen de los tipos de terrenos según IEC 61400-12-1 Terreno Complejo o “Complex Terrain”: En éste último, la forma escarpada que presentan es su característica principal y, además, tiene un gran impacto en el perfil de velocidad del viento.   Sobre las cúspides, en terreno muy montañoso o escarpado se acelera el flujo de viento. Esto distorsiona el perfil de velocidad del sitio.

Ejemplo de Terreno Complejo según IEC 61400-12-1 Resumen de los tipos de terrenos según IEC 61400-12-1 Ejemplo de Terreno Complejo según IEC 61400-12-1

Tipos comunes de prospección Y CALIDADES DE LOS ANEMÓMETROS A la hora de iniciar la prospección de un sitio para futuro proyecto eólico, pueden diferenciarse en la práctica dos posibles escenarios, a saber: 1 - Prospección del recurso eólico para proyecto propio   En este caso, la exactitud de las mediciones son fundamentales para poder someter el proyecto a validaciones financieras. La recomendación siempre será utilizar anemómetros de alta exactitud, según el tipo de terreno.

Tipos comunes de prospección Y CALIDADES DE LOS ANEMÓMETROS 2 - Prospección del recurso eólico para venta del proyecto a terceros   En este caso, lo importante siempre será evaluar al menor costo la calidad del recurso eólico en el sitio y, sobre todo, su intensidad y alto factor de disponibilidad. Normalmente se utilizan anemómetros de exactitud moderada, más económicos y de menor riesgo financiero para el cliente.

Tipos comunes de prospección Y CALIDADES DE LOS ANEMÓMETROS Según IEC 61400 – 12 -1, las clases de los anemómetros se clasifican de la siguiente manera: Clase A: terreno regular. Clase B: terreno complejo. Clase S: para terrenos que no se ajustan a las clases A y B. Los anemómetros se clasifican según su número y tipo de clase, de manera kA, kB o kS, donde k determina la máxima desviación en el error de medición, según el tipo de terreno.

Tipos comunes de prospección Y CALIDADES DE LOS ANEMÓMETROS

EQUIPAMIENTO DE UN MÁSTIL DE MEDICIÓN DE VIENTO. Condiciones mínimas: Todos los equipos deberán instalarse perpendiculares a la dirección del viento dominante. Tres niveles de medición. El primer nivel a la altura de buje del aerogenerador proyectado. Redundancia de anemómetros al menos en el primer nivel. Sensor de humedad relativa, temperatura y barómetro para categorizar las condiciones climáticas del sitio. Sistemas de protección a tierra y respaldo por medio de baterías. Deseable alimentación fotovoltaica.

EQUIPAMIENTO DE UN MÁSTIL DE MEDICIÓN DE VIENTO.

El concepto de la eficiencia en el sistema de mediciones TECNOLOGÍA en las mediciones. Sistemas web de asistencia para el proceso de medición. El concepto de la eficiencia en el sistema de mediciones Se asocia con campañas de medición exitosas, donde los rechazos por datos faltantes se minimizan, esto debido al constante monitoreo de la condición del mástil de medición. https://renovables.breezesystem.com

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RESULTADOS DE UNA CAMPAÑA EXITOSA DE medición. Cuando una campaña de medición ha sido exitosa, se pueden obtener los siguientes productos: Atlas de viento del proyecto.

RESULTADOS DE UNA CAMPAÑA EXITOSA DE medición. Emplazamiento según condiciones del viento dominante.

RESULTADOS DE UNA CAMPAÑA EXITOSA DE medición. Valores de producción estimada de energía anual (AEP).

info@renovables.cr Tel: +506 2296 7996 www.renovables.cr Ing. Jose L. Alfaro Wind Resource Analyst jalfaro@renovables.cr