Causas de los errores de orientación
La tecnología de medición de los aerogeneradores para la determinación de la dirección del viento se encuentra en el tejado de la góndola, aguas abajo del rotor. Por tanto, no se registra la dirección del viento no perturbado, sino la dirección del viento en la estela inmediata. Sin embargo, esta estela presenta un flujo retorcido con fuertes turbulencias impuestas por el rotor, razón por la cual los fabricantes de aerogeneradores deben incluir las correspondientes funciones de corrección en el control de la turbina. No obstante, estas funciones de corrección tendrían que adaptarse a las condiciones ambientales específicas de cada emplazamiento para tener en cuenta, por ejemplo, las influencias del terreno y, en particular, la influencia de los sistemas vecinos. Sin embargo, los fabricantes no realizan los ajustes necesarios in situ, lo que significa que muchos sistemas no están correctamente alineados. Este problema se ve a menudo agravado por veletas mal alineadas o anemómetros incorrectamente calibrados. El problema puede existir ya de fábrica o ser provocado por técnicos de mantenimiento durante la operación, p. ej., al trabajar en el tejado de la góndola. Sin embargo, el operador no dispone de la tecnología de medición necesaria para detectar los errores correspondientes, lo que se traduce en pérdidas de rendimiento significativas y mayores costes de mantenimiento debido a cargas mecánicas más elevadas.
Determinación de las pérdidas de rendimiento
Si el rotor del aerogenerador está alineado perpendicularmente al plano del rotor, la superficie de flujo A corresponde al área barrida por el rotor. Si, por el contrario, existe una desalineación de la góndola, la superficie de flujo y, por tanto, el caudal másico de aire efectivo se reduce por el factor cos(γ).
Se utiliza habitualmente un modelo basado en el supuesto de que solo el componente de velocidad del viento en la dirección axial del flujo contribuye a la conversión de potencia. La descomposición vectorial de la velocidad del viento también da como resultado una reducción del componente de velocidad por el factor cos(γ). Debido a la dependencia cúbica de la potencia del rotor respecto a la velocidad, de esta consideración se obtiene la siguiente relación funcional:
Sin embargo, la dependencia cos³(γ) derivada del modelo de flujo simplificado no refleja los efectos aerodinámicos de los flujos reales, que influyen en el coeficiente de potencia.
Las mediciones en túnel de viento muestran una dependencia de la pérdida de potencia debida a la posición de fallo sobre un exponente de al menos 1,80 y superior[1][2][3].
Las investigaciones sistemáticas en parques eólicos muestran que más de la mitad de los aerogeneradores presentan una desalineación de yaw superior a 4° [4].
