Modelamiento de parques eólicos offshore de gran tamaño

Abstract

Actualmente la implementación de parques eólicos se ha intensificado debido a la necesidad ambiental de obtener energía a través de fuentes limpias y renovables como lo es en este caso la energía eólica. Este proceso se realiza en granjas o parques eólicos en los cuales se presentan perdidas a causa de muchos factores, uno de los más importantes es el efecto de estela, producido al reducir la velocidad del viento libre que causa que las turbinas que se encuentren detrás de la primera fila trabajen con un viento con velocidad reducida y turbulencia alterada. En este orden de ideas, en el presente documento se abarca el modelamiento de parques eólicos. Para esto, se expone una revisión teórica de los principales modelos existentes de estela aplicados a una única turbina, modelado de turbinas, obtención de mapas de velocidad y comportamiento de estela para algunos de los modelos consultados, sumatoria de estelas, consideraciones adicionales de la capa límite para el escalamiento a grandes parques en alta mar y finalmente un análisis y comparación de los modelos presentados. El modelamiento de turbinas y diferentes modelos de estela fue realizado a través la librería de código abierto Py_wake [1] escrita en Python, por esta razón adicionalmente el documento cuenta una serie de descripciones e instrucciones del uso de las funciones aplicadas en el proyecto.

The implementation of wind farms has intensified due to the environmental need to obtain energy through clean and renewable sources, in this case wind energy from wind. This process in wind farms presents losses due to many factors, one of the most important is the wake effect produced by reducing the free wind speed, which causes the turbines behind the first row to work with a reduced wind speed and altered turbulence. In this order of ideas, this paper covers the modeling of wind farms. For this purpose, a theoretical review of the main existing wake models applied to a single turbine, turbine modeling, obtaining velocity maps and wake behavior for some of the models consulted, wake summation, additional considerations of the boundary layer for scaling to large offshore farms and finally an analysis and comparison of the models presented are presented. The modeling of turbines and different wake models was performed through the open-source library Py_wake [1] written in Python, for this reason additionally the document has a series of descriptions and instructions for the use of the functions applied in the project.