Simulación mediante modelos analíticos de estela en parques eólicos y validación con mediciones del parque eólico Rawson

Abstract

Cuando el aire fluye a través de una turbina eólica y se extrae energía del flujo, este se desacelera (región de estela). En parques eólicos, la reducción de la velocidad del viento en la estela genera una pérdida en la producción de las turbinas aguas abajo. Una parte importante de los pronósticos de potencia eólica es evaluar los efectos de estela. Existen distintos métodos para simular este efecto; los modelos analíticos son los utilizados en pronósticos operativos de potencia por ser económicos en cuanto a recursos computacionales. El objetivo de este trabajo fue implementar un modelo analítico, distintos métodos de superposición de estelas y comparar los resultados con simulaciones CFD y mediciones del parque operativo Rawson. Se encontró que el modelo analítico gaussiano reproduce correctamente el déficit en la estela y que el método de superposición cuadrático es el que mejor aproxima las mediciones cuando se modela un parque.

When the air flows through a wind turbine and energy is extracted from the flow, the air decelerates (wake region). In wind farms, the reduction of the wind speed in the wake generates a loss in the production of the turbines downstream. An important part of wind power forecasts is to evaluate wake effects. There are different methods to simulate this effect; analytical models are those used in operational power forecasts because they are economical in terms of computational resources. The aim of this work was to implement an analytical model, different methods of overlapping wakes and compare the results with CFD simulations and measurements of the Rawson operating wind farm. It was found that the gaussian analytical model correctly reproduces the deficit in the wake and that the quadratic superposition method is the one that best approximates the measurements when a wind farm is modeled.