Efectos locales del viento y factores de emplazamiento en aerogeneradores

Resumen

El texto explica cómo la orografía, los obstáculos y la rugosidad del terreno afectan la calidad del recurso eólico. Describe los principales efectos locales del viento (colina, acantilado, estela, edificaciones, turbulencia) y las consecuencias para la producción y la vida útil de los aerogeneradores. Con ello, el estudiante aprende criterios básicos para elegir la ubicación de una instalación eólica.

Puntos clave

La orografía, los obstáculos y la rugosidad del terreno determinan la calidad del recurso eólico de una zona.
En colinas, el viento se comprime en la cara de barlovento y acelera, por lo que suelen registrarse velocidades superiores a las del entorno.
Situar turbinas cerca de un acantilado no es recomendable, porque el viento llega con una importante componente vertical que reduce la producción y acorta la vida útil.
La estela turbulenta de una turbina reduce la energía que extraen las turbinas situadas detrás; para minimizarla hay que separarlas lo máximo posible en la dirección del viento dominante.
No deben situarse aerogeneradores en la zona de turbulencia generada por edificaciones y obstáculos.
La turbulencia genera cargas dinámicas y de fatiga que disminuyen la vida útil del aerogenerador y provocan variaciones de potencia.

Ponte a prueba

Factores que Afectan la Calidad del Recurso Eólico

La configuración orográfica del terreno, la influencia de los obstáculos y la rugosidad de la superficie terrestre son elementos cruciales que afectan la calidad del recurso eólico en una zona. Estos factores pueden disminuir la intensidad del viento y producir un flujo turbulento al encontrar a su paso obstáculos como árboles, construcciones, etc.

Efectos Locales del Viento en Emplazamientos Eólicos

Los principales efectos locales del viento que impactan en los emplazamientos eólicos son:

Brisas marinas.
Vientos de montaña.
Variaciones diurnas del viento (noche y día).
Efecto acantilado.
Efecto colina.
Efecto túnel.
Efecto estela.
Efecto edificaciones.

Efecto Colina

Una forma común de emplazar aerogeneradores es situándolos en colinas. En estas ubicaciones, siempre se aprecian velocidades de viento superiores a las de las áreas circundantes. Esto se debe a que el viento es comprimido en la parte de la montaña que da al viento, lo que provoca su aceleración.

Efecto Acantilado

El acantilado creará turbulencia y frenará el viento incluso antes de que llegue a él. Por lo tanto, no es una buena idea situar las turbinas cerca del acantilado, ya que esto provoca que el viento incida sobre las palas con una importante componente vertical. Esta componente vertical reduce la producción de energía y acorta la vida útil de las turbinas debido a un mayor riesgo de rotura y desgaste de las palas.

Efecto Estela

Al pasar el viento a través de una turbina, se crea una estela turbulenta detrás de esta. La interferencia de una turbina sobre otra, debido a esta estela, resulta en una disminución de la energía extraída.

Cómo Disminuir el Efecto Estela

Para evitar una turbulencia excesiva y minimizar el efecto estela, lo ideal es separar las turbinas lo máximo posible en la dirección del viento dominante.

Efecto Edificaciones y Obstáculos

El efecto de las edificaciones y otros obstáculos se traduce en la reducción de la velocidad del viento y en la creación de una zona de aumento de turbulencias. En esta "burbuja" de turbulencia, no se deben situar los aerogeneradores para evitar daños y optimizar su rendimiento.

La Turbulencia en la Energía Eólica

La turbulencia atmosférica tiene una importancia vital en varios aspectos:

Generación de cargas dinámicas estructurales sobre los aerogeneradores.
Variaciones en la potencia suministrada por la planta eólica.
La selección y diseño de emplazamientos de plantas eólicas, atendiendo a la orografía y a la disposición de los aerogeneradores.

Además, la turbulencia está directamente relacionada con la rugosidad del terreno.

Las turbulencias y las ráfagas provocan cargas de fatiga que disminuyen la vida útil de un aerogenerador.

La Rugosidad del Terreno

El viento es frenado por la rugosidad de la superficie terrestre y por los obstáculos, es decir, por el efecto del rozamiento con el suelo.

El término longitud de rugosidad se refiere a la distancia sobre el nivel del suelo a la que, teóricamente, la velocidad del viento debería ser nula.

Preguntas frecuentes

¿Por qué no conviene instalar aerogeneradores cerca de un acantilado?

El acantilado genera turbulencia y frena el viento incluso antes de llegar a él. El viento incide sobre las palas con una componente vertical importante, lo que reduce la producción de energía y aumenta el riesgo de rotura y desgaste.

¿Qué es el efecto estela en un parque eólico?

Al atravesar una turbina, el viento deja tras de sí una estela turbulenta. Si otra turbina se sitúa en esa estela, extrae menos energía, por eso se recomienda separarlas en la dirección del viento dominante.

¿Qué se entiende por longitud de rugosidad?

Es la distancia sobre el nivel del suelo a la que, teóricamente, la velocidad del viento debería ser nula. Está relacionada con el frenado que el rozamiento del suelo y los obstáculos producen en el viento.