Evolución vertical de la intensidad de turbulencia del viento en terreno complejo con obstáculos

Contenido principal del artículo

Gustavo Richmond-Navarro
Raziel Farid Sanabria-Sandí
Luis Enrique Castro-Rodríguez
Juan J. Rojas
Williams R. Calderón-Muñoz

Resumen

El mercado ofrece turbinas eólicas de pequeña escala como una solución parcial para reducir la factura eléctrica en viviendas. Sin embargo, en algunos casos el rendimiento ofrecido supera el obtenido, esto se debe a las bajas velocidades del viento en las zonas residenciales y al efecto de la turbulencia sobre los aerogeneradores. El objetivo de este trabajo es determinar la influencia local de los obstáculos en la turbulencia y describir el desarrollo de la turbulencia en función de la altura, comparando dos torres meteorológicas: una colocada entre árboles y otra colocada en una zona sin obstáculos cercanos. Se pretende determinar si dentro de un paisaje específico pueden encontrarse lugares con menor turbulencia debido a una reducción de los obstáculos de manera local. Las mediciones obtenidas entre octubre de 2018 y septiembre de 2019 se procesan y mediante histogramas se compara la intensidad de turbulencia en función de la altura. Se encuentra que la turbulencia es menor conforme aumenta la altura en la torre que está inmersa entre árboles; con valores de 30% a 14 metros de altura y de 50% a 6 m de altura. En el caso de la torre que está sin obstáculos, en su entorno cercano, la turbulencia es menos dependiente de la altura, con valores de 30% a 12 metros de altura y de 40% a 4 m de altura. Se reporta un valor de intensidad de turbulencia cercano al 30% como el más frecuente entre los datos obtenidos por los diez anemómetros del estudio.

Detalles del artículo

Cómo citar
Richmond-Navarro, G., Sanabria-Sandí, R. F., Castro-Rodríguez, L. E., Rojas, J. J., & Calderón-Muñoz, W. R. (2022). Evolución vertical de la intensidad de turbulencia del viento en terreno complejo con obstáculos. Revista Tecnología En Marcha, 35(7), Pág. 46–57. https://doi.org/10.18845/tm.v35i7.6332
Sección
Artículo científico

Citas

Z. Simic, J. G. Havelka and M. Bozicevic, “Small wind turbines – A unique segment of the wind power market,” Renewable Energy, vol. 50, pp. 1027-1036, 2013. https://doi.org/10.1016/j.renene.2012.08.038

A. Tummala et al., “A review on small scale wind turbines,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 56, pp. 1351-1371, 2016. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.027

B. Kosasih and H. S. Hudin, “Influence of inflow turbulence intensity on the performance of bare and diffuser-augmented micro wind turbine model,” Renewable Energy, vol. 87, pp. 154-167, 2016. https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.10.013

T. Rogers and S. Omer, “Yaw analysis of a micro-scale horizontal-axis wind turbine operating in turbulent wind conditions,” International Journal of Low-Carbon Technologies, vol. 8, nº 1, p. 58–63, 2012. https://doi.org/10.1093/ijlct/cts009

T. Kamada et al., “Effect of turbulence on power performance of a Horizontal Axis Wind Turbine in yawed and no-yawed flow conditions,” Energy, vol. 109, pp. 703-711, 2016. https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.05.078

M. Tahani et al., “Investigating the effect of geometrical parameters of an optimized wind turbine blade in turbulent flow,” Energy Conversion and Management, vol. 153, pp. 71-82, 2017. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.09.073

L. J. Lemes Stival, A. Kolodynskie Guetter and F. Oliveira de Andrade, “The impact of wind shear and turbulence intensity on wind turbine power performance,” Espaço Energía, vol. 27, 2017.

M. Talavera and F. Shu, “Experimental study of turbulence intensity influence on wind turbine performance and wake recovery in a low-speed wind tunnel,” Renewable Energy, vol. 109, pp. 363-371, 2017. https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.03.034

K. Torres-Castro, C. Torres-Quirós and G. Richmond-Navarro, “Microgeneración de energía eólica en un entorno boscoso en Costa Rica: estudio de caso,” Tecnología En Marcha, vol. 34, no. 3, p. 61–69, 2021. https://doi.org/10.18845/tm.v34i3.5063

G. Richmond-Navarro, M. Montenegro-Montero and C. Otárola, “Revisión de los perfiles aerodinámicos apropiados para turbinas eólicas de eje horizontal y de pequeña escala en zonas boscosas,” Revista Lasallista de Investigación, vol. 17, no. 1, pp. 233-251, 2020. https://doi.org/10.22507/rli.v17n1a22

G. Richmond-Navarro, P. Casanova-Treto, and F. Hernández-Castro, “Efecto de un difusor tipo wind lens en flujo turbulento,” Uniciencia, vol. 35, nº 2, pp. 1-15, 2021. https://doi.org/10.15359/ru.35-2.7

V. Salas-Mora and G. Richmond-Navarro, “Safety Design of a Hybrid Wind-Solar Energy System for Rural Remote Areas in Costa Rica,” International Journal of Renewable Energy Research-IJRER, vol. 10, no. 1, pp. 33-44, 2020.

K.C. Anup, J. Whale and T. Urmee, “Urban wind conditions and small wind turbines in the built environment: A review,” Renewable Energy, vol. 131, pp. 268-283, 2019. https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.07.050

G. Gualtieri, “Surface turbulence intensity as a predictor of extrapolated wind resource to the turbine hub height: method’s test at a mountain site,” Renewable Energy, vol. 120, pp. 457-467, 2018. https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.01.001

J. Zhang et al., “Comparison of wind characteristics at different heights of deep-cut canyon based on field measurement,” Advances in Structural Engineering, vol. 23, nº 2, pp. 219-233, 2019. https://doi.org/10.1177/1369433219868074

A. Rigden, D. Li and G. Salvucci, “Dependence of thermal roughness length on friction velocity across land cover types: A synthesis analysis using AmeriFlux data,” Agricultural and Forest Meteorology, vol. 249, pp. 512-519, 2018. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2017.06.003

M. Rashid Abbas et al., “Assessment of Aerodynamic Roughness Length Using Remotely Sensed Land Cover Features and MODIS,” in IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021. https://doi.org/10.1088/1755-1315/722/1/012015

M. Giometto et at., “Effects of trees on mean wind, turbulence and momentum exchange within and above a real urban environment,” Advances in Water Resources, vol. 106, pp. 154-168, 2017. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2017.06.018

C. W. Kent et al., “Aerodynamic roughness variation with vegetation: analysis in a suburban neighbourhood and a city park,” Urban Ecosystems, vol. 21, p. 227–243, 2017. https://doi.org/10.1007/s11252-017-0710-1

L. Kang et al., “Experimental Investigation of the Aerodynamic Roughness Length for Flexible Plants,” Boundary-Layer Meteorol, vol. 172, p. 397–416, 2019. https://doi.org/10.1007/s10546-019-00449-0

DAVIS. (MANUAL) Anemometer for Vantage Pro2 (6410). En línea (última consulta 16/11/2021) https://support.davisinstruments.com/article/8nyitrnulq-manual-optional-ac-charger-kit-for-vantage-connect-hd-solar-power-kit-6710

Artículos más leídos del mismo autor/a

<< < 1 2 

Artículos similares

También puede {advancedSearchLink} para este artículo.