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Tesis:

Modelización matemática para evaluar sistemas eólicos e híbridos eólico-diesel

  • Autor: OYARZO PEREZ, Humberto

  • Título: Modelización matemática para evaluar sistemas eólicos e híbridos eólico-diesel

  • Fecha: 2009

  • Materia: Aeronaútica

  • Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS AGRONOMOS

  • Departamentos: INGENIERIA RURAL

  • Acceso electrónico: http://oa.upm.es/1855

  • Director/a 1º: GARCÍA GALLUDO, Mario

  • Resumen: SUMARIO La presente tesis tiene como finalidad formular modelos matemáticos simplificados para la eficiencia aerodinámica de las aeroturbinas de eje horizontal, con el propósito de evaluar la producción energética de los sistemas eólico e híbridos eólicodiesel. Los modelos matemáticos que se obtienen a través de la formulación de un modelo de la mínima desviación, pertenecen a dos familias de perfiles aerodinámicos, el NACA 4415 y el NACA 23012 de geometrías constante o variable, respectivamente. Estos modelos son funciones polinomiales de grado tres y su principal característica es que son de fácil programación computacional, para ser integrados como subprograma al programa principal que se ha desarrollado en el lenguaje VISUAL BASIC V 6.0, “Programa computacional para evaluar sistemas eólicos e híbrido eólico-diesel”, denominado PROCSHED V 1.0. Este programa tiene varios subprogramas que permiten determinar; el potencial eólico a diferentes alturas y los distintos tipos de energías que se generan en los sistemas de producción eólica y eólica-diesel, tales como la energía eólica aprovechable, energía eólica útil, energía eólica que no cumple la demanda de potencia eléctrica, energía eólica no utilizable, energía eólica generada y el ahorro de energía y costos de operación que se obtienen si se proyecta el sistema híbrido eólico-diesel. La validación del modelo computacional en cuanto al cálculo de energía generada, se realiza mediante el análisis comparativo de los resultados que se tienen con el programa PROCSHED V 1.0 y el programa Wind Pro, que es un software comercial que se utiliza para el desarrollo de proyectos eólicos. Los subprogramas del programa principal PROSCHED V 1.0 son de fácil utilización y, corresponden a la eficiencia aerodinámica (EFIA), perfil vertical de la velocidad del viento (PERVEVI), rosa de los vientos (ROVI), frecuencia y duración de la velocidad del viento (FREDUVI), Probabilidad de ocurrencia de la velocidad del viento (PROVEVI), potencial eólico en función a la altura (PEFUAL), potencia del aerogenerador en función de la velocidad del viento (POTVI) y cálculo de las energías para sistemas eólico e híbrido eólico-diesel (CESESH). Con los resultados que se obtienen con los subprogramas es posible obtener el factor de utilización del aerogenerador y el costo de generación eólica para cualquier emplazamiento donde se haya realizado una campaña de medición de la magnitud y dirección del viento. Finalmente se proponen futuros proyectos de investigación que se pueden desarrollar como complemento al planteado en esta tesis Doctoral. ABSTRACT The main objective of this preposition has the purpose of formulating simplified mathematical patterns for the aerodynamical efficiency of the horizontal axis aeroturbina with the ain to evaluate the energetical production considering the eolic and hibrid-eolic diesel systems. The obtained mathematical models through a model formulation of a minimum deflection correspond to two aerodynamic blades families, the NACA 4415 and the NACA 23012 of constant or variable geometries respectively. These models are polynomials functions of three grade and their principal characteristic is that they are easy to be computing programmed in order to be considered as subprograms to the principal program that has been developed in the visual Basic V 6.0 language “Computing program to evaluate eolic systems and also hybrid – eolic diesel systems named V 1.0 PROCSHED”. This program has several subprograms that permits to determine the eolic potential at different height and the different types of energies that are generated in the a eolic and eolic – diesel production system such as the profitable eolic energy, effective eolic energy, eolic energy that does not fulfill the eolic energy, generated eolic energy and the saving of energy and operation costs that are obtained of the hybrid – eolic system is projected. The validity of the computing model considering the calculation of generated energy is done by me ans of the comparative analysis of the results that are obtained with the V 1.0 PROCSHED and the WINDPRO program, that is a commercial software used for the purpose of developing eolic projects. The subprograms of the principal program V 1.0 PROCSHED are easy to be used and correspond to the aerodynamic efficiency (EFIA), vertical blade of the wind speed (PERVEVI), compannose (ROVI), frequency and lasting of the wind speed (FREDUVI), wind speed occurrence probability (PROVEVI), eolic potential in function of the height (PEFUAL) aerogenerator power in function of the wind speed (POTVI), the calculation of the energies for eolic and hybrid – eolic diesel systems (CESESH). With the results that are obtained with the subprograms it is possible to obtain the using facto of the aerogenerator and the eolic generating cost for any location where a measurement had been made of the magnitude and wind speed direction. Finally future projects of research are proposed that can be developed as a complement to the ones established in this Doctoral proposition.