Estudio aeroelástico de configuraciones a favor y en contra del viento bajo diferentes niveles de potencia de aerogeneradores
Autores: Sun, Zixuan; Sun, Zhenye; Xia, Yusheng; Shen, Wenzhong; Zhu, Weijun; Ferrer, Esteban
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Estudio aeroelástico de configuraciones a favor y en contra del viento bajo diferentes niveles de potencia de aerogeneradores
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Turbinas eólicas
Cargas de las palas
Comparaciones aeroelásticas
Configuraciones a sotavento
Cargas en la base de la torre
Distribución de masa del rotor-nacelle
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
Las turbinas eólicas de sotavento ofrecen el potencial de reducir las cargas en las palas y diseños más ligeros, sin embargo, las comparaciones aeroelásticas sistemáticas con respecto a las configuraciones de barlovento siguen siendo limitadas, especialmente para escalas de múltiples megavatios. Este estudio realiza simulaciones exhaustivas de OpenFAST de la turbina de referencia IEA de 15 MW en ambas configuraciones, contextualizadas en comparación con turbinas más pequeñas (2.1, 5 y 10 MW). Las tendencias de escalado revelan que, con el aumento del tamaño de la turbina, la desventaja de la turbina de sotavento (mayor carga de fatiga en dirección de la pala y en dirección del borde) está desapareciendo gradualmente e incluso se convierte en una ventaja. Sin embargo, las configuraciones de sotavento amplifican significativamente las cargas en la base de la torre. Estos resultados destacan los beneficios escalables para las cargas en las palas, pero subrayan los compromisos críticos que requieren el refuerzo de la torre. Optimizar la distribución de masa del rotor-nacelle surge como un camino clave para mitigar las penalizaciones de la torre mientras se aprovecha la reducción de carga en las palas para turbinas de sotavento más grandes.
Descripción
Las turbinas eólicas de sotavento ofrecen el potencial de reducir las cargas en las palas y diseños más ligeros, sin embargo, las comparaciones aeroelásticas sistemáticas con respecto a las configuraciones de barlovento siguen siendo limitadas, especialmente para escalas de múltiples megavatios. Este estudio realiza simulaciones exhaustivas de OpenFAST de la turbina de referencia IEA de 15 MW en ambas configuraciones, contextualizadas en comparación con turbinas más pequeñas (2.1, 5 y 10 MW). Las tendencias de escalado revelan que, con el aumento del tamaño de la turbina, la desventaja de la turbina de sotavento (mayor carga de fatiga en dirección de la pala y en dirección del borde) está desapareciendo gradualmente e incluso se convierte en una ventaja. Sin embargo, las configuraciones de sotavento amplifican significativamente las cargas en la base de la torre. Estos resultados destacan los beneficios escalables para las cargas en las palas, pero subrayan los compromisos críticos que requieren el refuerzo de la torre. Optimizar la distribución de masa del rotor-nacelle surge como un camino clave para mitigar las penalizaciones de la torre mientras se aprovecha la reducción de carga en las palas para turbinas de sotavento más grandes.