Análisis sobre la influencia de la turbulencia en la producción energética de las turbinas eólicas

The present work arises from the need to develop projects for electricity production. From a measurements campaign and the wind resource assessment in the coast of Santa Cruz del Norte, where the anemometric station "Caribe" was installed, where the average wind speed at 50m above the earth is 6,47m/ s. The wind turbine Goldwind S48/750 behavior, from the chinese company Goldwind, is analyzed, working under the wind conditions of the place taken as a study place for a turbulence index of 7%, obtaining a new power curve of the machine operating under these conditions, since the original power curve is elaborated for a turbulence index of 10%. Finally, the difference between these powers is quantified, demonstrating the influence of the characteristics of the installation site of the machine in its operation.El presente trabajo surge a partir de la necesidad de desarrollar proyectos para la producción de electricidad. A partir de una campaña de mediciones y evaluación del recurso eólico en el litoral de Santa Cruz del Norte, donde se encuentra instalada la estación anemométrica “Caribe” , donde la velocidad media del viento a 50m sobre el nivel del terreno es de 6,47m/s. Se analiza el comportamiento de la turbina eólica Goldwind S48/750, de la compañía china Goldwind, funcionando bajo las condiciones del viento del lugar tomado como sitio de estudio para un índice de turbulencia de 7%, obteniendo una nueva curva de potencia de la máquina funcionando bajo estas condiciones, pues la curva de potencia original está elaborada para un índice de turbulencia de un 10%. Finalmente, se cuantifica la diferencia entre estas potencias, demostrando la influencia de las características del sitio de instalación de la máquina en su funcionamiento

Modelo matemático para el diseño aerodinámico de los álabes de una turbina eólica de eje horizontal (TEEH)

The research purpose is elaborate a mathematical model for blade aerodynamic designing of horizontal axis wind turbine in fast and reliable way to facilitate the construction and performance evaluation under different operational conditions. To reach the theoretical and empirical approach it was used induction and deduction method starting from aerodynamic theories of Glauert and other researchers, in which necessary modifications were introduced. Also, the development of the model was programmed in aspreadsheet which allows to calcula table de radio R, the distribution of chord c (r), and the variation of twist angle or pitch Ө (r) in automatic way. The development of the model was structured according to the following stages: identification and definition, conceptualization, formulation andimplementation and finally the validation of the model. The model validation was made comparing the blade geometry and generated power by the rotor with a blade family of European manufacturers.El objetivo de esta investigación es elaborar un modelo matemático para el diseño aerodinámico de las palas de una turbina eólica de eje horizontal en forma rápida y confiable que facilite a construcción y comportamiento bajo diferentes condiciones. Este resultado se obtuvo por el método inductivo y deductivo partiendo de las teorías aerodinámicas de Glauert y otros introduciéndole modificaciones. Igualmente el desarrollo del modelo fue programado en una hoja de cálculo que permitió calcular el radio R del rotor, la distribución de la cuerda c(r) y la variación del ángulo de torsión Ө(r) de forma automática. El desarrollo del modelo está estructurado de acuerdo a las siguientes etapas: identificación y definición, conceptualización, formulación e implementación y finalmente la validación del modelo. La validación del modelo fue hecha comparando la geometría de la pala y la potencia generada por el rotor con una familia de palas de fabricantes europeos

Modelo matemático para el diseño aerodinámico de los álabes de una turbina eólica de eje horizontal (TEEH) Mathematical Model for Blades Aerodynami c Design of a Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT)

El objetivo de esta investigación es elaborar un modelo matemát ico para el diseño aerodinámico de las palas de una turbina eólica de eje horizontal en forma rápida y confiable qu e facilite a construcción y comportamiento bajo diferentes condiciones. Este resultado se obtuvo por el método inductivo y deductivo partiendo de las teorías aerodinámicas de Glauert y otros introduciéndole modificaciones. Igualmente el d esarrollo del modelo fue programado en una hoja de cálculo que permitió calcular el radio R del rotor, la distribu ción de la cuerda c(r) y la variación del ángulo de torsión Ө(r) de forma automática. El desarrollo del modelo está estructura do de acuerdo a las siguientes etapas: identificación y definición, conceptualización, formulación e implementación y finalmente la validación del modelo. La validación del modelo fue hecha comparando la geometría de la pala y la potenc ia generada por el rotor con una familia de palas de fabricantes europeos. The research purpose is elaborate a mathematical model fo r blade aerodynamic designing of horizontal axis wind turbine in fast and reliable way to facilitate the construc tion and performance evaluation under different operational conditions. To reach the theoretical and empirical approa ch it was used induction and deduction method starting from aerodynamic theories of Glauert and other researchers, in which necessary modifications were introduced. Also, the development of the model was programmed in aspreadsheet which allows to calc ula table de radio R, the distribution of chord c (r), and the variation of twist angle or pitch Ө (r) in automatic way. The development of the model was structured according to the following stages: identification and definition, conceptualization, formulation andimplementation and finally the validation of the m odel. The model validation was made comparing the blade geometry and generated power by the rotor with a blade family of European manufacturers

Estudio de prefactibilidad técnica del aprovechamiento del viento como recurso energético en zonas pre - montañosas

The present work arises from the need to reduce costs for concept of electricity and fuel consumption in "Las Terrazas" complex. A visit was made to the place and it identified the highest and closest places, an evaluation of them was made, selecting the hill "El Salón" as a study site for its height (544 m), location and wind characteristics exist (average wind speed above the 5 m/s). Through the use of satellite data, the average wind speed is 5, 90 m/s at 50 m above the earth, which favors the installation of wind machines. This characteristics have been adopted in accordance to reduce costs for the complex by the electricity consumption, the installation of a wind turbine connected to the grid for the supply of electricity was proposed, estimating the energy that this machine could produce.El presente trabajo surge a partir de la necesidad de disminuir los costos por concepto de consumo de electricidad y combustibles en el complejo “Las Terrazas”. Se realizó una visita al lugar e identificaron los lugares más altos y cercanos, se realizó una evaluación de los mismos, seleccionando la loma “El Salón” como sitio de estudio por su altura (544 m), localización y características del viento existentes (velocidad media del viento superior a 5 m/s). A través del empleo de datos satelitales se determinó que la media es de 5,9 m/s, a una altura de 50 m sobre el nivel del terreno, lo cual favorece la instalación de máquinas eólicas. Estas características responden a la necesidad del complejo para reducir los costos, por consumo de electricidad, se propuso la instalación de un aerogenerador conectado a la red para el suministro de electricidad, estimándose la energía que pudiera producir esta máquina

Dimensionamiento y selección de turbinas eólicas para el bombeo de agua en zonas pre-montañosas = Sizing and selection of wind turbines for water pumping in pre-mountain zones

This work arises from the need to reduce costs by concept of electricity and fuel consumption in Las Terrazas complex, Cuba. A visit to the place was made and the highest and closest places were identified. An evaluation of them was made, selecting El Salon hill as the study place. With satellite data and international databases, the average wind speed was determinate (5.7 m/s at 50 m), which favors the wind machines installation. These characteristics have been adopted to reduce costs for the complex by electricity consumption for water pumping. It has proposed to install a wind turbine with horizontal axis. The proposed mathematical model allows selecting the more feasible wind turbine options. From a database composed by 17 models of wind turbines, five wind turbines were selected as the most economically feasible. Additionally, the mathematical model was able to determine the optimal dimensions of the selected equipment. According to the mathematical model, the most suitable wind turbine is the Nordex N27/150 (option 1), based on an economic point of view and because is in agreement with the requirements of the case studied

Modelo eolo-energético de la región Playa La Vaca usando estimadores multivariables

From a set of numerical measurements of the speed V and the direction E of the wind, the basic definitions were established to obtain the wind energy model in a promising geographic region using the estimators (A,U,Θ) on the parameters K abd C of a Weibull Distribution. Based on a combinatorial optimization approach and using the Exhaustive Search Method, a mathematical procedure is determined to obtain the configuration parameters of the UPD linear estimator with drift, such that the models with the lowest average of the estimation errors are obtained. The conceptual and algorithmic results described have been applied to the Playa La Vaca de Moa region, Holguín, to obtain satisfactory information on its eolo-energy potential; These results were compared with those obtained for these data using the WAsP computer application and both can be considered similar.A partir de un conjunto de mediciones numéricas de la velocidad V y de la dirección E del viento fueron establecidas las definiciones básicas para obtener el modelo eolo-energético en una región geográfica promisoria utilizando los estimadores (A,U,Θ) sobre los parámetros K y C de una Distribución de Weibull. Basado en un enfoque de optimización combinatoria y usando el Método de Búsqueda Exhaustiva, queda descrito un procedimiento matemático para obtener los parámetros de configuración del estimador lineal UPD con deriva, tal que se obtengan los modelos con menor promedio de los errores de estimación. Los resultados conceptuales y algorítmicos descritos se han aplicado a la región Playa La Vaca de Moa, Holguín, para obtener información satisfactoria sobre su potencial eolo-energético; estos resultados fueron comparados con los obtenidos para esos datos mediante la aplicación informática WAsP y ambos pueden considerase semejantes