Las plantas eólicas de EE. UU. logran una ganancia de producción anual prevista del 0.8 % mediante el uso de dirección de estela.
El control de la estela es una estrategia empleada en las plantas de energía eólica que consiste en desalinear las turbinas aguas arriba con la dirección del viento para desviar las estelas de las turbinas aguas abajo, lo que en consecuencia aumenta la producción neta de energía eólica en una planta.
In Revista de energías renovables y sostenibles, por AIP Publishing, los investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE. UU. ilustran cómo el manejo de la estela puede aumentar la producción de energía para una gran muestra de plantas comerciales de energía eólica terrestres de EE. UU.
Si bien algunas plantas mostraron menos potencial para el control de la estela debido a condiciones meteorológicas desfavorables o al diseño de la turbina, varias plantas de energía eólica eran candidatas ideales que podrían beneficiarse enormemente del control del control de la estela.
En general, se encontró una ganancia de producción anual promedio prevista de 0.8% para el conjunto de plantas eólicas investigadas. Además, los investigadores descubrieron que en las plantas eólicas que usan dirección de estela, las turbinas eólicas se pueden colocar más cerca unas de otras, lo que aumenta la cantidad de energía producida en un área determinada en casi un 70 % mientras se mantiene el mismo costo de generación de energía.
Ilustración de dirección de estela para una planta eólica de ejemplo. Las turbinas eólicas están desalineadas con el viento para redirigir sus estelas lejos de las turbinas aguas abajo. Las regiones azules indican velocidades de viento más bajas causadas por estelas. Crédito: Eric Simley, NREL
“Nos sorprendió ver que todavía había una gran variabilidad en la mejora potencial de la energía a partir del control de la estela, incluso después de tener en cuenta las pérdidas de estela de diferentes plantas eólicas”, dijo el autor David Bensason.
Así como los paraguas pueden proyectar una sombra, las turbinas eólicas crean una región de flujo de aire más lento y turbulento aguas abajo de su rotor, lo que se conoce como estela. Cuando estas estelas fluyen hacia otra turbina, reducen su capacidad de producción de energía.
La estrategia de dirección de la estela “dirige” estas estelas alejándolas de las turbinas compensando el ángulo entre la cara del rotor y la dirección del viento entrante. Esta técnica sacrifica las eficiencias energéticas de unas pocas turbinas para aumentar el rendimiento de la planta de energía eólica en su conjunto. El gobierno de estela solo puede aumentar la producción de energía si hay pérdidas de estela para comenzar. En consecuencia, los beneficios del control de estela tienden a aumentar para las plantas eólicas con mayores pérdidas por estela.
El estudio es uno de los primeros en utilizar el modelo de estela Gauss-Curl-Hybrid, desarrollado por NREL. Este modelo predice el comportamiento de la estela en una planta eólica con mayor precisión que los modelos anteriores y captura los efectos que son más prominentes en las plantas a gran escala. Los investigadores también combinaron varias bases de datos y herramientas disponibles públicamente que juntas hacen posible la investigación del potencial de dirección de estela para una gran muestra de plantas eólicas de EE. UU.
“Esperamos que este estudio, que resaltó el potencial de la dirección de estela para una gran muestra de plantas eólicas comerciales existentes en los EE. UU., motive a los propietarios de plantas eólicas a implementar la dirección de estela en sus plantas eólicas para aumentar la producción de energía y contribuir a hacer de la energía eólica un fuente de energía limpia asequible ampliamente desplegada”, dijo el coautor Eric Simley.
Referencia: D. Bensason, E. Simley, O. Roberts, P. Fleming, M. Debnath, J. King, C. Bay y R. Mudafort, 18 de mayo de 2021, Revista de energías renovables y sostenibles.
DOI: 10.1063 / 5.0039325
