Energías Renovables ha tenido acceso en primicia a un documento de DNV GL (Garrad Hassan) que demuestra que más de la mitad de las turbinas eólicas tienen problemas de desorientación. Y, por tanto, una capacidad importante de optimización y de incremento de producción, aproximadamente de un 2%. Mejora que viene de la mano de una tecnología única en el mercado mundial: el iSpin®, que comercializa la empresa ROMO Wind. Y que ha despertado el máximo interés no solo entre los propietarios de parques sino también entre los tecnólogos, que se plantean montarlo de serie en sus nuevos aerogeneradores.
Pruebas sobre 153 aerogeneradores
DNV GL ha certificado el trabajo realizado por ROMO Wind sobre 152 aerogeneradores (a fecha 1 de febrero ya eran 153) en los que se ha instalado el iSpin para 23 modelos de turbinas distintas de 7 proveedores. De ellos, 93 máquinas (el 61%) necesitaron corregir la orientación. “Los datos de 73 de los 93 aerogeneradores corregidos gracias al uso del Spinner Anemometer muestran que la producción de energía se incrementó aproximadamente un 2% usando el modelo simple de cos2 para calcular esa mejora”.
En la Tabla 1 pueden verse los resultados de las mediciones de desorientación en las 153 máquinas. 
DNV GL ha realizado cálculos teóricos sobre la pérdida de energía debida a la ineficaz orientación de los aerogeneradores y, por tanto, sobre el potencial incremento de producción cuando se corrigen dichas desorientaciones. “Nuestros cálculos coinciden generalmente con los de ROMO Wind usando el modelo cos2 excepto en los casos de errores extremos. Ahí los cálculos de DNV GL muestran que la pérdida de energía es aún mayor que la calculada por ROMO Wind”. Y cita los estudios realizados en el parque eólico Vedersø Kær, en Dinamarca. En ese caso, “el incremento medio de energía es mayor que el cálculo realizado con el modelo cos2”. Un punto más a favor del iSpin.
En la siguiente gráfica se reflejan los resultados obtenidos por tecnología y modelo de aerogenerador. En estos momentos ROMO Wind cuenta con una cartera de pedidos que permitirá multiplicar en el corto plazo la experiencia actual, por lo que la evolución del conocimiento será exponencial en el transcurso del presente ejercicio.
Esa experiencia y la constante evolución tecnológica hacen que ROMO Wind esté trabajando ya con diversos fabricantes tecnológicos para incorporar el iSpin como un equipo de serie para las nuevos modelos de aerogeneradores, tanto en onshore como offshore.
Por otro lado, ROMO Wind ha llegado a un acuerdo marco de financiación con Lico Leasing para facilitar a los propietarios de parques eólicos los recursos financieros necesarios para la instalación del iSpin en sus aerogeneradores. Dicha facilidad de financiación “se ha realizado buscando una entidad financiera de reconocido prestigio y viene a potenciar el valor de esta implementación y a minimizar los posibles problemas financieros de las instalaciones”, apunta la empresa.
Spinner Anemometer
No todo van a ser malas noticias en el sector. La bajada de la retribución a la eólica –y a las renovables en general– contemplada en la reforma energética del gobierno, ha azuzado las mentes de quienes trabajan para afinar cada día un poco más la tecnología y sacar así el máximo partido a los aerogeneradores. Es el caso de ROMO Wind, una empresa tecnológica de capital suizo creada en 2011 por un grupo de personas con amplia experiencia en la energía del viento.
Entre ellos, Jan Nikolaisen, consejero delegado, que muestra su satisfacción por los resultados del informe de DNV GL. “Tanto los operadores como nosotros sabíamos que había desorientaciones pero ahora, por fin, tenemos datos concretos que cuantifican el problema”. Esas desorientaciones (yaw misalignment en inglés) hacen que la máquina produzca significativamente menos energía y, además, que esté expuesta a mayores cargas, por lo que sus componentes sufren más desgaste.
La tecnología del Spinner Anemometer fue inventada y desarrollada en origen por el Departamento de Energía Eólica (Risø) de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU), y posteriormente comercializada por ROMO Wind, basándose en las mediciones hechas por DTU. En realidad, la tecnología en la que está basada el iSpin® se utiliza desde hace muchos años por la industria de la aviación. Pero Risø desarrolló y probó con éxito su aplicación para la industria eólica.
El iSpin es un anemómetro que utiliza la aerodinámica del spinner de la turbina (la cubierta del buje del rotor) para realizar mediciones de las condiciones de viento experimentadas en el propio aerogenerador. Es capaz de medir la velocidad, el ángulo de desorientación de la turbina y el ángulo de inclinación con que incide el viento en el propio aerogenerador, además de la temperatura. Está formado por tres sensores sónicos, montados en el spinner tal como se muestra en la imagen. Cada sensor tiene incorporado un acelerómetro que se utiliza para determinar el ángulo azimut del rotor del aerogenerador. De esta forma el sensor sabe en qué punto de la rotación está en cada momento. Además, el iSpin es capaz de monitorizar la curva de potencia relativa de las máquinas.
En el equipo está Juan Carlos Martínez–Amago, que ocupó la presidencia de la Asociación Empresarial Eólica (AEE) entre 2006 y 2008, y hoy es responsable de ROMO Wind para los países del Mediterráneo. “El empleo del iSpin puede lograr varios puntos porcentuales de incremento de la producción. Y aún más en los casos de desajustes de orientación mayores”, explica. El hecho de que los sensores estén situados en el buje delante del rotor y no en la góndola, hace que “las turbulencias producidas en el rotor no afecten al Spinner Anemometer, de modo que es estable bajo todo tipo de condiciones meteorológicas”. Además, “su precio es muy inferior a otras tecnologías alternativas disponibles y es más preciso para detectar errores de orientación”.
El informe de DNV GL dice textualmente que “con la instalación del Spinner Anemometer sería posible corregir desajustes significativos de orientación hasta niveles considerados aceptables, lo que conduce a un incremento de la producción de energía”.
Dos versiones
ROMO ofrece dos modelos de producto en dos versiones: iSpin Monitor (servicio permanente de monitorización) e iSpin Campaign (para campañas de medición, detección y corrección). Y vienen novedades porque en las próximas semanas se lanzará al mercado “un nuevo e interesante modelo de servicio que comprende desde la evolución del servicio técnico a un paquete de interesantes ventajas financieras”, explican desde la empresa.
Tanto Monitor como Campaign, se ofrecen es sus versiones Basic y Advanced, dependiendo del servicio que requiera el propietario. La versión Basic es un sistema que se centra en la detección de la desorientación y su corrección; no recoge más datos que los destinados a ese menester. Su hermano mayor, el Advanced, la versión más completa hasta el momento, permite transformar el aerogenerador en una torre de medición. Además de las utilidades contenidas en el Basic, el Advanced es capaz de recoger datos como la intensidad de turbulencia, flow inclination, posición de la nacelle, presión del aire, temperatura, velocidad y dirección del viento. “La gran acogida de este sistema de servicio ha hecho que la demanda se centre más por la instalación permanente, el iSpin® Monitor, en sus dos versiones”, comenta Martínez–Amago.
Con este sistema el propietario se garantiza que no se volverán a producir nuevas desorientaciones de los aerogeneradores sin tenerlos controlados y rápidamente corregidos.
Así trabaja el iSpin
Para que el Spinner Anemometer pueda monitorizar y llevar a cabo una corrección de la orientación hace falta seguir dos pasos:
– Detección de la desorientación: el principio del iSpin indica que éste siempre será capaz de dar una clara indicación de cuándo el grado de desorientación es cercano a cero. Esto es así porque las mediciones de velocidad de viento en cada sensor sónico individual deben ser constantes a lo largo de una rotación del rotor (para una velocidad de viento constante) cuando la desorientación es cero, contrariamente a lo que ocurre cuando existe un cierto grado de desorientación.
Una vez conocido el grado de desorientación, ROMO Wind utiliza el citado modelo cos2 para obtener una indicación de la producción de energía incrementada que se espera obtener mediante la corrección de la desorientación. La fórmula para este modelo simplificado sería:
P = 100% * (1 – cos(θ)2)
Donde:
P: es el incremento esperado de energía, y
Θ: es el ángulo de desorientación.
Este modelo simple proporciona una buena indicación del incremento de energía producida cuando se corrige la desorientación, como se puede ver en el gráfico 2 donde la línea negra corresponde al modelo de cos2 y los puntos verde, rojo y azul a los incrementos por desorientación en parques de diferente velocidad media medidos por DNV GL.
– Corrección de la desorientación: ROMO Wind utiliza las mediciones del iSpin para determinar el ángulo de desorientación que pueda tener el aerogenerador. Normalmente cuando la desorientación es mayor a 2 grados (si bien es a partir de 4 grados cuando el incremento de producción de energía empieza a ser importante), se lleva a cabo la corrección, bien introduciendo un offset yaw (compensando la orientación) en el controlador de la turbina, o bien ajustando la veleta de la turbina. El método preferido por ROMO Wind es el del offset en el controlador.
Aplicaciones del iSpin
– Desorientación dinámica: viene a indicar cuán rápido una turbina se orienta al viento. Esta información puede ser usada para indicar si la estrategia implantada en el control del yaw es óptima para las condiciones de operación de esa turbina en particular.
– Otros parámetros del parque: las mediciones del iSpin son capaces de proporcionar la siguiente información de condiciones de viento en la propia turbina:
1. Distribución de velocidad de viento
2. Distribución de dirección de viento
3. Inflow angle (ángulo de entrada)
4. Intensidad de turbulencia (ver gráfico 4)
5. Densidad el aire
De esta forma uno sólo necesita estimar la cizalladura de viento para tener todos los parámetros que definen las condiciones del parque de acuerdo a lo establecido en el IEC 61400-12-1. Y teniendo la información de las condiciones que ocurren en la máquina, se puede establecer una estimación de la vida útil restante de la turbina.
– Verificación de la curva de potencia: por comparación entre lo medido antes del ajuste del sensor de viento y tras el ajuste de dicho sensor, se puede determinar la mejora de producción del aerogenerador. Esto es lo que se denomina curva de potencia relativa. “En breve, se podrán calcular con el iSpin curvas de potencia absolutas”, anuncian desde la empresa.
