Analysis of loads in wind turbines under wake

Abstract

[EN] The energy production and the structural integrity of a specific wind turbine within a wind farm depend not only on the environmental conditions that characterise the site but also on its position with respect to the other wind turbines. These will generate wakes which may have a crucial impact on the wind turbine under study: the incoming wind speed will decrease whereas the turbulence intensity will increase. As a consequence, the energy yield will be lower while the loads affecting the structure will be larger, leading to a shorter lifetime of the wind turbine. An optimized wind farm design requires, therefore, a clear understanding of the wake phenomenon. The goal is to perform a sensitivity analysis of the loads and energy production of a wind turbine in the wake by conducting a series of simulations using the state-of-the-art aeroelastic code HAWC2, developed and distributed by DTU Wind Energy, considering different atmospheric wind conditions and distances between turbines. This approach appears promising and offers many avenues for expansion in future research

[ES] La producción de energía y la integridad estructural de un aerogenerador concreto dentro de un parque eólico dependen no solo de las condiciones ambientales que caracterizan el emplazamiento, sino también de su posición con respecto a los demás aerogeneradores. Estos generarán estelas que pueden tener un impacto crucial en la turbina estudiada: la velocidad del viento entrante disminuirá, mientras que la intensidad de la turbulencia aumentará. Como consecuencia, el rendimiento energético será menor y las cargas que afecten a la estructura serán mayores, lo que reducirá la vida útil del mismo. Un diseño optimizado del parque eólico requiere, por tanto, una comprensión adecuada del fenómeno de la estela.

El objetivo es realizar un análisis de sensibilidad de las cargas que afectan a un aerogenerador bajo estela y su producción de energía, llevando a cabo una serie de simulaciones utilizando el código aeroelástico HAWC2, puntero en la industria y desarrollado/distribuido por DTU Wind Energy. Estas simulaciones se realizarán considerando diferentes condiciones atmosféricas de viento y distancias entre aerogeneradores.

Este procedimiento parece prometedor y ofrece muchas líneas de investigación para trabajos futuros.