Optimización Multi-Objetivo y Selección Óptima de Perfil Aerodinámico para una Pequeña Turbina Eólica de Eje Horizontal (HAWT) para Aplicación en Regiones con Diversos Potenciales Eólicos
Autores: Akbari, Vahid; Naghashzadegan, Mohammad; Kouhikamali, Ramin; Afsharpanah, Farhad; Yaïci, Wahiba
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Optimización Multi-Objetivo y Selección Óptima de Perfil Aerodinámico para una Pequeña Turbina Eólica de Eje Horizontal (HAWT) para Aplicación en Regiones con Diversos Potenciales Eólicos
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Perfil aerodinámico
Palas de turbina eólica
Rendimiento
Coeficiente de potencia
Tiempo de arranque
Optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
El tipo de perfil aerodinámico con pequeñas palas de turbina eólica debe seleccionarse en función del potencial eólico del área en la que se utiliza la turbina. En este estudio, se seleccionaron 10 perfiles aerodinámicos de bajo número de Reynolds, a saber, BW-3, E387, FX 63-137, S822, S834, SD7062, SG6040, SG6043, SG6051 y USNPS4, y se evaluó su rendimiento en una turbina eólica de 1 kW en términos del coeficiente de potencia y también del tiempo de arranque, mediante un estudio de optimización multiobjetivo. Se utilizó la técnica de momento de elemento de pala para realizar los cálculos del coeficiente de potencia y el tiempo de arranque, y se empleó el algoritmo de evolución diferencial para llevar a cabo la optimización. Los resultados revelan que el tipo de perfil aerodinámico utilizado en la pala de la turbina, además del rendimiento aerodinámico, afecta completamente el rendimiento de arranque de la turbina. El perfil aerodinámico SG6043 tiene el coeficiente de potencia más alto y el perfil aerodinámico BW-3 presenta el tiempo de arranque más corto. La alta relación de sustentación a resistencia del perfil aerodinámico SG6043 y la baja inercia de las palas de turbina equipadas con el perfil aerodinámico BW-3 los hacen adecuados para operar en regiones ventosas y áreas con bajas velocidades del viento, respectivamente.
Descripción
El tipo de perfil aerodinámico con pequeñas palas de turbina eólica debe seleccionarse en función del potencial eólico del área en la que se utiliza la turbina. En este estudio, se seleccionaron 10 perfiles aerodinámicos de bajo número de Reynolds, a saber, BW-3, E387, FX 63-137, S822, S834, SD7062, SG6040, SG6043, SG6051 y USNPS4, y se evaluó su rendimiento en una turbina eólica de 1 kW en términos del coeficiente de potencia y también del tiempo de arranque, mediante un estudio de optimización multiobjetivo. Se utilizó la técnica de momento de elemento de pala para realizar los cálculos del coeficiente de potencia y el tiempo de arranque, y se empleó el algoritmo de evolución diferencial para llevar a cabo la optimización. Los resultados revelan que el tipo de perfil aerodinámico utilizado en la pala de la turbina, además del rendimiento aerodinámico, afecta completamente el rendimiento de arranque de la turbina. El perfil aerodinámico SG6043 tiene el coeficiente de potencia más alto y el perfil aerodinámico BW-3 presenta el tiempo de arranque más corto. La alta relación de sustentación a resistencia del perfil aerodinámico SG6043 y la baja inercia de las palas de turbina equipadas con el perfil aerodinámico BW-3 los hacen adecuados para operar en regiones ventosas y áreas con bajas velocidades del viento, respectivamente.