Medición del viento como recurso energético

La velocidad de viento en cualquier sitio dado es muy inconstante, por lo tanto la potencia eólica lo es también. El interés es conocer valores medios anuales de potencia eólica.

¿Por qué no se puede hacer el cálculo directamente con el valor medio anual de la velocidad? En la siguiente tabla se puede ver con datos el porqué:

El valor de la potencia con velocidad media sale del siguiente cálculo

Como se puede ver, hay bastante diferencia en los valores de potencia media resultantes dependiendo de la forma de realizar el cálculo.

Registro de viento en torres de medición. Los datos de viento obtenidos se tratan estadísticamente, con el fin de obtener la distribución por rumbos de las direcciones y la distribución por frecuencias de las velocidades.

Distribución de direcciones:  La distribución de direcciones de viento es de vital importancia a la hora de ubicar las turbinas eólicas en terrenos no uniformes o formando varios conjuntos de ellas, e incluso para conocer la variabilidad direccional del régimen de vientos al que debe responder el sistema de orientación de la máquina.

Distribución de velocidades: El conocimiento de la distribución de probabilidades de velocidades de viento p(v) es muy importante a la hora de determinar el potencial eólico disponible, además de para otros parámetros energéticos de interés.

Distribución de Weibull. Los datos de viento obtenidos se tratan estadísticamente, con el fin de obtener la distribución por rumbos de las direcciones y la distribución por frecuencias de las velocidades.

La fórmula de la distribución de Weibull es la siguiente:

Donde:

• f(v) representa la función de densidad de probabilidad de esta distribución,

• 𝛽 es el denominado factor de escala (m/s) cuyo valor es cercano a la velocidad media, > 0

• η es el factor adimensional de forma, > 0

Cuando solo se dispone de los promedios anuales de la velocidad del viento, se usa la distribución de Rayleigh (𝛽 = 2) como una aproximación razonable para el cálculo de la distribución de velocidades de viento

El análisis de Weibull es la técnica mayormente elegida para estimar una probabilidad, basada en datos medidos o asumidos. La distribución de Weibull es útil por su habilidad para simular un amplio rango de distribuciones como la Normal, la Exponencial, etc.

La distribución de Weibull permite analizar diferentes propiedades del viento en función de los parámetros η y 𝛽, entre las que pueden destacarse:

• Probabilidad de que existan velocidades de viento superiores a una dada

• Probabilidad de que existan velocidades de viento entre dos límites de interés

𝛽 puede variar entre 1 y 3, con 𝛽 = 3 la vel media es la + probable