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Optimización de la Relación de Velocidad de Punta: Mayor Producción de Energía con Velocidad de Rotor Reducida

Autores: Hosseini, Amir; Cannon, Daniel Trevor; Vasel-Be-Hagh, Ahmad

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Optimización de la Relación de Velocidad de Punta: Mayor Producción de Energía con Velocidad de Rotor Reducida


Categoría

Energía

Subcategoría

Energía eólica

Palabras clave

Turbina eólica
Relación de velocidad de punta
Eficiencia
Parque eólico
Interacciones aerodinámicas
Optimización por Enjambre de Partículas

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La relación de velocidad del extremo de una turbina eólica (TSR) es la velocidad lineal de la punta de la pala, normalizada por la velocidad del viento entrante. Para un perfil de pala dado, hay un TSR que maximiza la eficiencia de la turbina. La práctica actual de la industria es imponer el mismo TSR que maximiza la eficiencia de una turbina eólica aislada en cada turbina de un parque eólico. Este artículo demuestra que esta estrategia es incorrecta. El artículo demuestra que en cada dirección del viento, siempre hay un subconjunto de turbinas que necesita operar en condiciones no eficientes para proporcionar más energía a algunas de sus contrapartes aguas abajo y así aumentar la producción total del parque. Las interacciones aerodinámicas entre las turbinas causan esto. Los autores emplearon el conocido modelo de estela de Jensen junto con la Optimización por Enjambre de Partículas para demostrar la efectividad de esta estrategia en Lillgrund, un parque eólico en Suecia. La formulación e implementación del modelo fueron validadas utilizando resultados de simulación de grandes remolinos. La producción de energía anual (AEP) de Lillgrund aumentó aproximadamente un 4% al optimizar y controlar activamente el TSR. Esta estrategia también disminuyó el TSR total del parque, definido como el TSR promedio de las turbinas, en un 8%, lo que llevó a varios beneficios estructurales y ambientales. Cabe señalar que ambos valores son dependientes del parque y cambian de un parque a otro; por lo tanto, esta investigación sirve como una prueba de concepto.

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