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Diseño y optimización deparques eólicos:
el programa GH WindFarmerCésar Hidalgo, Garrad Hassan España
4º Coloquio internacional del Corredor eólico del Istmo de Tehuantepec2, 3 y 4 de Septiembre de 2004
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Descripción Básica del Programa
El GH WindFarmer permite al Ingeniero o Promotor diseñar unparque eólico optimizando la energía exportada peroconsiderando restricciones técnicas, ambientales y financieras.
- Basado en 20 años de estudios del recurso eólico deemplazamientos realizados por Garrad Hassan, la consultoríaindependiente líder en energía eólica
- Comprobado a través de mediciones en túneles de viento y aescala real en parques en funcionamiento
- Utilizado para evaluar más de 8.000 MW de parques eólicos entodo el mundo
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¿Por qué se hace necesario un programa?• Complejidad de la modelización manual del flujo de viento en un
emplazamiento considerando las estelas entre los aerogeneradores.Compromiso entre pérdidas por estelas o sombras y máximasvelocidades de viento. Efecto de la turbulencia.
• Restricciones como Impacto Ambiental, separación de carreteras,viviendas, líneas eléctricas. Ruido y visibilidad de los aerogeneradores.Pendiente del terreno.
• Evaluación económica de las alternativas: la maximización energética esmás importante que los mayores costes de inversión inicial en muchoscasos porque la vida útil de los aerogeneradores es de hasta 20 años.
Un programa proporciona una metodología consistente y sistemáticaPERO
requiere una interpretación de los resultados por un Ingeniero con Experiencia
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wind speed
prob
abili
ty
Measured
Weibull fit
¿Por qué utilizar el GH WindFarmer?� UTILIZA LA DISTRIBUCIÓN REAL DE VIENTO MEDIDA
EN EL EMPLAZAMIENTO Y NO AJUSTA ALA DISTRIBUCIÓN ESTADISTICA DE WEIBULL
wind speed
prob
abili
ty
Measured
Weibull fit
Buen ajuste a Weibull Mal Ajuste a Weibull
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¿Por qué utilizar el GH WindFarmer?
� Utiliza un modelo de estela validado en túnel de vientoy en parques en funcionamiento,
en 3D que tiene además en cuenta la turbulencia medida
•• OTROS MODELOS: PARKOTROS MODELOS: PARK
••AsumeAsume unauna expansiexpansióónn lineal de lalineal de la estelaestela
•• LaLa conservaciconservacióónn de lade la cantidadcantidad dede movimientomovimiento
proporcionaproporciona unun ddééficitficit inicialinicial de lade la velocidadvelocidad
•• ConservaciConservacióónn de lade la masamasa aa sotaventosotavento
••MODELO EDDY VISCOSITYMODELO EDDY VISCOSITY
•No se asume una expansión lineal de la estela
• Perfil Gausiano de velocidades en la estela
• Conservación de la masa y de la cantidad demovimiento
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¿Por qué utilizar el GH WindFarmer?
�Permite optimizar energéticamente de forma rápiday con restricciones técnicas, ambientales y administrativas
¿Cuál sería el esquema óptimo de 5 turbinas enuna colina gaussiana con viento omnidireccional?
MANUAL: equidistancia 99.5% MANUAL: fijado centro 99.9% AUTOMATICO: 100%
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¿Por qué utilizar el GH WindFarmer?
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EJECUTANDO EL PROGRAMA
OPTIMIZACIÓN ó Máxima energía con:
- Mínimo Impacto Visual
- Distancia mínima entre turbinas y de puntos determinados
- Pendiente del terreno inferior a un valor determinado
- Turbulencia inferior a un valor determinado
- Mínimo Impacto Sonoro
Mapa digital del terreno Insertando elementos y viento Mapa de energía
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Visualización: vista virtual del parque eólico
Wire frame Rendering
Texturas
Fotomontaje
VIDEO
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Visualización: Cuencas de I.V. e intervisibilidad
Cuenca Visual Intervisibilidad con otros parques
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Otras capacidades del GH WindFarmer
Módulo financiero integrado
Posibilidad de utilizar modelos de flujo del WAsP y otros tipos
Módulo Eléctrico
Diseñado para múltiples tipos de turbinas
Disponible en inglés, francés, alemán, italiano y español
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Validación del GH WindFarmer
Túnel de viento
A escala real
Uso en numerosos proyectosde forma habitual
-10
0
10
20
30
40
50
-10 0 10 20 30 40 50 60 70
Spacing in rotor diameters, bearing 258 deg
Spac
ing
in ro
tor d
iam
eter
s, b
earin
g 16
6 de
g
N
42 x300 kW28 m diámetro de rotorEspaciado6D en 166 grados7-8D en 258 grados
Parque eólico de Nørrekær Enge II enDinamarcaParqueParque eeóólicolico dede NNøørrekrrekæærr Enge II enEnge II enDinamarcaDinamarca
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Resultados Túnel de Viento en R.U. (1/2)Tip speed ratio = 2.9
X = 2.5 Rotor Diameters
0.40.50.60.70.80.9
11.1
-1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50
Y-(rotor diameters)
U/U
o
predicted measured
Tip speed ratio = 2.9x = 5 Rotor Diameters
0.40.50.60.70.80.9
11.1
-1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50
Y-(rotor diameters)
U/U
o
predicted measured
Tip speed ratio = 2.9x = 10 Rotor Diameters
0.4
0.50.60.70.80.9
1
1.1
-1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50
Y-(rotor diameters)
U/U
o
predicted measured
Perfiles medidos develocidad comparados conlos resultadosproporcionados por el GHWindFarmerRatio Velocidad Punta de Pala= 2.9A distancias de 2.5, 5 y 10 diámetros de rotor a sotavento
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Resultados Túnel de Viento en R.U. (2/2)Tip speed ratio of 2.9
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
x-(rotor diameters)
U/U
o Predictedmeasured
Tip speed ratio of 4.0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
x-(rotor diameters)
U/U
o Predictedmeasured
Tip speed ratio of 5.1
00.10.20.30.40.50.60.70.80.9
1
0 5 10 15 20 25 30
Predictedmeasured
Recuperación de la velocidad deviento en el centro de la estelacomparada con la predicción de GHWindFarmer para ratios de velocidadde punta de pala de 2.9, 4 y 5.1
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Sumario y Conclusiones
� GH WindFarmer: Programa de Diseño y Optimización deparques eólicos desarrollado por la consultoría líder enenergía eólica
� Permite la optimización energética con restricciones� Integra aspectos de medio ambiente, energía, mecánicos,
eléctricos y financieros.� Permite disponer de resultados de turbulencia y, por
tanto, poder determinar su influencia en las cargas y lavida útil de las máquinas
� Se ha utilizado en la evaluación de más 8.000 MW deparques eólicos en el mundo
� Está validado y cuenta con soporte postventa� Idiomas de instalación: Inglés, Español, Francés, Alemán
e Italiano
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Muchas gracias por su atenciónContacte con él Ing. César Hidalgo para mayor información
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