Energía Marina Peruana: enero 2021

31 ene 2021

Primeros pasos con FAST

*Para saber que es FAST, ver publicación: https://peruvian-marine-energy.blogspot.com/2021/01/que-es-fast.html

**En esta publicación se hace referencia a varios enlaces, si alguno deja de funcionar indicarlo en la sección de comentarios para hacer la corrección correspondiente.

La última versión disponible de FAST se llama OpenFAST, y a la fecha (31-Enero-2021) está en la versión 2.5.0, este programa puede ser descargado de la sección ‘Assets’ de la página: https://github.com/openfast/openfast/releases

Sin embargo, para dar unos primeros pasos vamos a trabajar con la versión 8 de FAST, la cual es la última versión antes de migrar a OpenFAST y además viene con modelos de ejemplo para realizar simulaciones desde un inicio.

PASO 1:

Descargar desde:

https://drive.google.com/drive/folders/10Pw8zzOr_YqIgtLmq10XhYpdAveKAWAJ, los siguientes archivos:

FAST_V8.16.00a-bjj.exe (archivo comprimido con el ejecutable del programa y casos de ejemplo)
README_FAST8.pdf (manual de referencia del programa)

PASO 2:

Descomprimir el archivo .exe en una carpeta, por ejemplo: C:\FAST

PASO 3:

Dentro de la carpeta descomprimida encontraremos varios archivos y carpetas:

bin: en esta carpeta están los ejecutables de FAST, tanto para sistemas de 32 y 64 bits.

CerTest: Acá se encuentran los casos ejemplos, los cuales son definidos por archivos con extensión .fst. Para saber las condiciones generales de estos casos ejemplo, bastará con abrir el archivo “FASTCertTestCases.xls”

Utilities: Acá encontraremos diversos scripts hechos en MATLAB que nos ayudaran a procesar la información relacionada con los análisis hechos en FAST.

En este punto es importante anotar las rutas del ejecutable de FAST y del archivo .fst que tiene las configuraciones principales que controlan el caso a simular. En este ejemplo dichas rutas serian:

Ruta de FAST: C:\FAST\FAST_v8.16.00a-bjj\bin\FAST_Win32.exe
Ruta del caso a simular: C:\FAST\FAST_v8.16.00a-bjj\CertTest\Test19.fst

PASO 4:

Abrimos una ventana de símbolo de sistema (o también llamada ventana DOS o, ventana CMD). Para esto presionar la tecla Windows+R y escribir cmd

En esta ventana se debe escribir la ruta del archivo FAST, seguido de un espacio, y seguido de la ruta del archivo .fst del caso a simular.

*Existen procedimientos para evitar tener que poner toda la ruta completa, pero de eso ya se hablará en otro momento.

Si todo está bien, entonces el programa empezará a realizar los cálculos y se debe esperar un rato hasta que termine la simulación dependiendo de las características de la computadora que se esté utilizando.

Si en caso hubiera algún problema aparecerá algún mensaje si no, se generará un archivo con extensión *.outb que contiene los resultados de la simulación. Este archivo estará ubicado en la carpeta en donde estaba el archivo *.fst que se utilizó para dar inicio a la simulación.

PASO 5:

El archivo .outb generado, es un archivo en codificación binaria. Para poder leer su contenido se debe utilizar MATLAB y el script ReadFASTbinary.m ubicado en la carpeta ...\Utilities\MATLAB_Toolbox\Utilities. Para utilizar ese script solo bastara con introducir la ruta completa de la ubicación del archivo *.outb.

Que es FAST?

FAST es el acrónimo para Fatigue, Aerodynamics, Structures, and Turbulence, es un programa creado, desarrollado y mantenido por el National Renewable Energy Laboratory (NREL). Este programa permite simular la respuesta dinámica acoplada, o también conocido como simulaciones aero-hidro-servo-elásticas, de las turbinas eólicas. A través de modelos de ingeniería avanzado, este programa permite replicar el comportamiento de una turbina eólica, ya sea que este situada en tierra o en un ambiente offshore.

FAST está estructurado a través de varios sub-módulos, tal como puede verse en la figura, los cuales replican cierto aspecto especifico del análisis, de tal forma que:

InflowWind: Se encarga de procesar los datos del flujo del viento (link).
AeroDyn: Maneja los aspectos de las cargas aerodinámicas (link).
ServoDyn: Se encarga de replicar el comportamiento del sitema de control y eléctrico.
ElastoDyn: Permite tomar en cuenta la dinámica estructural de los elementos de la turbina eólica, de tal forma que se considere el comportamiento elástico real de los materiales.
HydroDyn: Este módulo es particularmente útil para las turbinas eólicas offshore, ya que permite considerar las condiciones de las olas, así como los efectos de carga hidrodinámica sobre la estructura (link).
SubDyn: Este módulo se enfoca principalmente en la dinámica estructural de la subestructura sobre la cual se sostiene la turbina eolica (link).

Todos estos modulos trabajan de manera interconectada de tal forma que permitan obtener distintas respuestas dinámicas en el dominio del tiempo. Entre las respuestas dinámicas mas importantes podemos considerar: las fuerzas y momentos (en los alabes, en la base, en la subestructura), las deflexiones, la generación de potencia, entre otros.

Para más información visite: https://www.nrel.gov/wind/data-tools.html

17 ene 2021

Estudio sobre recurso de energía de las olas del Perú

Si bien los estudios sobre el potencial energético offshore de Perú son escasos, existen algunos intentos por cuantificarlo. El estudio más reciente que se enfocó en dar una primera estimación del potencial energético de las olas en Perú, es el de Lopez et al. :

López, M., Veigas, M., & Iglesias, G. (2015). On the wave energy resource of Peru. Energy Conversion and Management, 90, 34-40. doi: 10.1016/j.enconman.2014.11.012

En este estudio se determinó que el Perú tiene un potencial de moderado a alto comparado con otras regiones del mundo. El recurso es especialmente alto en la zona sur del país. Se estima que el recurso energético de las olas es aproximadamente 300 TW-h/año, lo cual excede la demanda energética del país por un factor de 7. Mas detalles pueden encontrarse en el estudio indicado.

Situación del desarrollo de la energía eólica en Perú (17.01.2021)

De acuerdo al Organismo Supervisor de la Inversión en Energía y Minería (OSINERGMIN), al día 17 de Enero de 2021 se tenían en operación 5 parques eólicos en el Perú haciendo un total de 371.45 MW instalados. Asimismo, se espera que en los próximos años entren en operación dos parques eólicos más, los cuales incorporarían 36.8 MW al Sistema Eléctrico Interconectado Nacional de Perú (SEIN). A continuación se muestran los datos más relevantes de estos parques eólicos.

Denominación	MARCONA
Empresa Concesionaria	MARCONA S.R.L. COBRA PERÚ)
Ubicación	Marcona, Nazca
Potencia Instalada	32 MW
Cantidad de Aerogeneradores	11
Fabricante	SIEMENS GAMESA
Modelo de Aerogeneradores	SWT-3,15-108, SWT 2,3-108
Potencia de Aerogenerador	8 x (3,15 MW) + 3 x (2,3 MW)
Puesta en Operación (POC)	25.04.2014
Fuente	enlace

Denominación	TRES HERMANAS
Empresa Concesionaria	PARQUE EÓLICO TRES HERMANAS S.A.C
Ubicación	Marcona, Nazca
Potencia Instalada	97,15 MW
Cantidad de Aerogeneradores	33
Fabricante	SIEMENS GAMESA
Modelo de Aerogeneradores	SWT-2.3-108, SWT-3.15-108
Potencia de Aerogenerador	8x(2,3 MW) + 25x(3.15 MW)
Puesta en Operación (POC)	11.03.2016
Fuente	enlace

Denominación	WAYRA I
Empresa Concesionaria	ENEL GREEN POWER PERÚ S.A.
Ubicación	Marcona, Nazca
Potencia Instalada	132,3 MW
Cantidad de Aerogeneradores	42
Fabricante	ACCIONA
Modelo de Aerogeneradores	AW3150
Potencia de Aerogenerador	3,15 MW c/u
Puesta en Operación (POC)	19.05.2018
Fuente	enlace

Denominación	CUPISNIQUE
Empresa Concesionaria	ENERGIA EOLICA S.A.
Ubicación	Cupisnique, Pacasmayo
Potencia Instalada	80 MW
Cantidad de Aerogeneradores	45 x 1,8 MW (3 en reserva)
Fabricante	VESTAS
Modelo de Aerogeneradores	V100
Potencia de Aerogenerador	1,8 MW c/u
Puesta en Operación (POC)	30.08.2014
Fuente	enlace

Denominación	TALARA
Empresa Concesionaria	ENERGIA EOLICA S.A.
Ubicación	Talara, Pariñas
Potencia Instalada	30 MW
Cantidad de Aerogeneradores	17
Fabricante	VESTAS
Modelo de Aerogeneradores	V100
Potencia de Aerogenerador	1,8 MW c/u
Puesta en Operación (POC)	30.08.2014
Fuente	enlace

Se espera que en los próximos años entren a operar los siguientes dos parques eolicos:

Denominación	HUAMBOS	DUNA
Empresa Concesionaria	GR PAINO S.A.C.	GR TARUCA S.A.C
Ubicación	Huambos, Chota	Huambos, Chota
Potencia Instalada	18,4 MW	18,4 MW
Cantidad de Aerogeneradores	7	7
Fabricante	SIEMENS GAMESA	SIEMENS GAMESA
Modelo de Aerogeneradores	G114	G114
Potencia de Aerogenerador	2,62 MW c/u	2,62 MW c/u
Fuente	enlace	enlace

En la página: https://www.osinergmin.gob.pe/newweb/uploads/Publico/MapaSEIN/, se pueden conocer la ubicación estimada de los parques eólicos en operación y por instalar a futuro.

En esta figura se observan los parques eólicos ubicados en el norte del Perú.

Asimismo, en la zona de Marcona tenemos otro grupo importante de centrales eólicas.

Situación de la energía eólica en el mundo al 2019

De acuerdo con el ‘GLOBAL WIND REPORT 2019’ elaborado por el Global Wind Energy Council (enlace), al 2019 la situación de la energía eólica a nivel mundial era la siguiente:

En el ámbito de las granjas eólicas onshore, se instalaron 54.2 GW nuevos, siendo China, Estados Unidos y la India los países que lideraron las nuevas incorporaciones. Esto hace que en el mundo se tenga un total acumulado de 621 GW, en este caso China, Estados Unidos y Alemania son las naciones que lideran el mercado onshore cubriendo el 63% de todos los GW instalados en el mundo.

En el caso del mercado eólico offshore, al año 2019 se tenían instalados 29.1 GW de energía eólica offshore. Las naciones que lideraron el ranking de las nuevas incorporaciones fueron China, Reino Unido y Alemania. Esto hace que estas tres naciones tengan el 82% del mercado mundial de energía eólica offshore.

16 ene 2021

Tipos de subestructuras usadas en la industria eólica offshore

Existen varios tipos de subestructuras utilizadas en la industria. Estas estructuras son las que sostienen a la torre más el conjunto rotor-góndola (Rotor-Nacelle Assembly). De acuerdo al reporte ‘OFFSHORE WIND IN EUROPE - Key trends and statistics 2019’ (enlace), la subestructura más utilizada en los proyectos europeos es el monopile (o monopilar), en segundo lugar está la del tipo jacket (o chaqueta) y en tercer y cuarto lugar se ubican las bases de gravedad (gravity base) y las tipo trípode (tripod). Todas las subestructuras mencionadas son del tipo de fondo fijo, es decir que están conectadas directamente al lecho marino. Asimismo, existen subestructuras flotantes, sin embargo se observa que las estas tienen una participación minoritaria (Spar, Semi-sub, Barge y otros).

Fuente

En esta figura tenemos una vision general de diferentes tipos de subestructura.

Fuente

A continuación, se muestran algunas imágenes referenciales de las subestructuras mencionadas previamente. En primer lugar tendremos a las subestructuras de fondo fijo: