Mikel Blanco, Engineering Project Manager & Sales Engineer de Nabla

La gestión efectiva del viento en parques eólicos, o Wind Sector Management (WSM), se basa en la restricción total o parcial de producción de una turbina eólica en determinadas direcciones o sectores de viento que se consideran perjudiciales para los aerogeneradores. Esta estrategia desempeña un papel fundamental en la optimización del rendimiento del activo, asegurando la integridad estructural y seguridad de las turbinas eólicas al gestionar direcciones específicas de viento, maximizando así la eficiencia operativa.

Existen numerosos ejemplos de estrategias de WSM según los diferentes emplazamientos y localizaciones geográficas de cada parque eólico.

En este artículo, vamos a analizar un caso específico sobre el análisis detallado de los efectos estructurales de una estrategia de WSM y las nuevas estrategias de WSM propuestas derivadas del mismo, con el objetivo de desbloquear el rendimiento óptimo de cada máquina sin comprometer la integridad de los activos.

Contexto del proyecto
Nuestro caso de estudio parte de la necesidad de analizar la estrategia de WSM de un parque eólico, caracterizada por su enfoque conservador, con el fin de posibilitar la mejora del rendimiento del activo mediante la actualización de la estrategia de WSM, reemplazándola por una versión menos agresiva.

El principal desafío técnico de este proyecto surge de la complejidad de la orografía del emplazamiento junto con la disposición de las máquinas, singularidad que generaba efectos de estelas acusados en el parque, y la combinación de dos tecnologías de turbinas distintas.

Dada la posibilidad de que una modificación en la estrategia de WSM pudiera poner en riesgo los componentes estructurales de los aerogeneradores, este proyecto parte del análisis en detalle de todos los escenarios (actual y WSM menos restrictivo) con el fin de entender la situación actual y explorar nuevas estrategias de WSM menos conservadoras, para así desbloquear el máximo número de direcciones de viento actualmente restringidas, asegurando siempre la integridad estructural de cada aerogenerador.

Análisis de escenarios
La evaluación de la estrategia actual de WSM y su impacto en el rendimiento y la seguridad, así como la búsqueda de nuevas soluciones, se llevaron a cabo mediante un análisis detallado en dos escenarios:

• Estado Actual (Escenario 1): Evaluación de la estrategia de WSM de cada turbina del parque, para obtener una visión completa del estado actual del parque.
• Sin estrategia de WSM (Escenario 2): Evaluación de cada máquina del parque sin la aplicación de la estrategia de WSM, para identificar posibles situaciones de riesgo.

Análisis de cargas detallado
Ambos escenarios fueron sometidos a un análisis de cargas exhaustivo adoptando un enfoque individualizado para obtener resultados específicos para cada máquina, identificando nodos de acumulación de fatiga y sobrecargas extremas en los componentes.

En paralelo, se realizó un análisis detallado de las condiciones de viento, obteniendo perfiles de viento, intensidad de turbulencia, efectos de estelas, ángulos de inflow, vientos turbulentos extremos, entre otros, por dirección de viento. Además de ello, se realizó una evaluación de los datos de SCADA por máquina y por dirección de viento para definir correctamente las condiciones de operación de cada turbina (como alarmas, eventos transitorios, producción, posibles desalineaciones, etc.).

Este análisis de las condiciones específicas de viento y operación permitió la obtención de mapas direccionales de acumulación de fatiga y sobrecargas extremas por aerogenerador, los cuales sirvieron como base para el desarrollo de nuevas estrategias de WSM adaptadas a cada máquina, considerando las condiciones particulares de cada una.

Desbloquear el potencial
En muchos de los casos nos encontramos con estrategias de WSM restrictivas, pero gracias a nuestra metodología de análisis conseguimos desbloquear el potencial oculto sin comprometer la integridad estructural de las máquinas, abriendo caminos a propuestas de mejora seguras.

Así, evaluando los dos escenarios, se obtuvieron los mapas de cargas por máquina y dirección de viento, revelando las áreas críticas de cada una de ellas, y optimizando para cada una el WSM aplicado inicialmente.

Este enfoque quirúrgico en la adaptación de la solución de la estrategia inicial WSM asegura una optimización eficaz en el rendimiento general del parque eólico logrando hasta un 5% de mejora, marcando un hito en cuanto a eficiencia energética y abriendo nuevas posibilidades para un futuro más sostenible en energía eólica.