Si cada giro de la rueda es una revolución, entonces cada barrido de una pala de aerogenerador es una oportunidad. Así es como los investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) ven el potencial de los operadores de plantas eólicas para aumentar la captura de energía utilizando controles a nivel de planta. Al dirigir las estelas de turbinas individuales lejos de las turbinas aguas abajo, Las instalaciones existentes pueden lograr ganancias anuales de producción de energía del 1% al 2%, según el tamaño y el diseño de la planta.

Con financiación del Departamento de Energía, NREL desarrolló el modelo FLOw Redirection and Induction in Steady State (FLORIS) para ayudar a los operadores de plantas eólicas a optimizar las interacciones de las turbinas. Este software de código abierto permite a los usuarios diseñar controladores que pueden elegir los mejores ángulos de guiñada para el funcionamiento de la turbina en diferentes condiciones.

En los ultimos años, Los investigadores de NREL han realizado varias campañas a pequeña escala para validar las predicciones de FLORIS. Estudios de una y dos turbinas en el Centro Nacional de Tecnología Eólica de NREL en Boulder, Colorado, y la instalación de Scaled Wind Farm Technology (SWiFT) en Lubbock, Texas, contribuido a las actualizaciones de FLORIS. Otro experimento con una sola turbina en una instalación comercial en alta mar proporcionó información adicional sobre las configuraciones óptimas.

"No hay escasez de interés en aplicar este enfoque, "dijo el ingeniero sénior de NREL Paul Fleming, quien lidera la investigación de control de parques eólicos del laboratorio. "Pero antes de que podamos ver los controles adoptados a escala, la industria necesita ver pruebas de campo que se realicen en entornos realistas ".

Para llenar este vacío Fleming y sus colegas diseñaron recientemente un estudio para aportar una mayor claridad a la investigación del control de plantas eólicas. El equipo incorporó una gama de equipos de detección, incluido un lidar terrestre, torre meteorologica, y dos refrescos, en la subsección del Centro de Energía Eólica Peetz durante el estudio de campo de 3 meses de duración.

"Nuestra configuración experimental utilizó instrumentación específica para recopilar puntos de datos adicionales, lo que aumentó en gran medida nuestra capacidad para analizar la precisión de las predicciones simuladas, "Dijo Fleming.

NREL ha lanzado ahora un software FLORIS de cuarta generación, que tiene mejoras de precisión y usabilidad. Esta versión incluye una representación adicional de la física de flujo que incorpora avances en la comprensión de la aerodinámica de dirección de estela. Los ingenieros de software de NREL también introdujeron un enfoque modular que permite agregar funciones rápidamente y una interfaz rediseñada que brinda a los investigadores más control sobre las simulaciones.

Fleming y sus colegas han publicado la Parte 1 de sus hallazgos de las pruebas de campo en la revista. Ciencia de la energía eólica . Los autores identificaron varias áreas de mejora, como refinamientos en el diseño de controladores dinámicos, filtrado de tiempo, y cuantificación de la incertidumbre. Sin embargo, informan que el controlador aumentó con éxito la captura de energía en las turbinas aguas abajo de acuerdo con las predicciones de FLORIS.

"Dado que una ganancia del 2 por ciento en una planta eólica típica de 300 megavatios (MW) podría representar $ 1 millón por año en ganancias adicionales, no es de extrañar que la industria esté expresando un interés generalizado en implementar controles optimizados, "Dijo Fleming.