Método mejorado de simulación multiescala del viento sobre terreno complejo para la evaluación del recurso eólico

• Alex Flores Madariaga ^[1]
  1. [1] Universidad Técnica Federico Santa María

     Universidad Técnica Federico Santa María

     Valparaíso, Chile

     
• Localización: Ingeniare: Revista Chilena de Ingeniería, ISSN-e 0718-3305, ISSN 0718-3291, Vol. 24, Nº. Extra 5, 2016 (Ejemplar dedicado a: La Ingeniería Mecánica en Chile: presente y futuro), págs. 6-16
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Enhanced method for multi-scale wind simulations over complex terrain for wind resource assessment
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• Resumen
  • español

    Debido a la variabilidad natural del viento y su fuerte dependencia en las condiciones atmosféricas locales, es necesario realizar evaluaciones exhaustivas del recurso eólico para determinar cuánta energía se puede generar en un sitio determinado [1]. Habitualmente se requiere utilizar modelos avanzados con capacidad de simulación multiescala de alta resolución para los proyectos eólicos onshore instalados sobre terreno complejo. Para tal propósito se adaptó y validó un método mejorado de simulación a gran escala (Large-Eddy Simulation, LES) en el modelo atmosférico no hidrostático MC2 de Environment Canada [2-3]. Dicha implementación ha sido validada modelando numéricamente el viento estratificado para casos típicos sobre terreno plano y montañoso, a partir de los cuales se ha comprobado que el nuevo método multiescala entrega muy buenos resultados al compararlos con otros modelos que cuentan con métodos computacionalmente intensivos [4-5]. Este modelo avanzado ahora cuenta con la capacidad de resolver estructuras multiescala del viento utilizando nuevos esquemas de inicialización y discretización que permiten una modelación numérica precisa y estable en presencia de topografía de gran impacto [6-7]. El modelo resultante puede ser utilizado para la evaluación del potencial eólico a nivel local, nacional y regional, asegurando la reducción del error numérico por sobreestimación del viento en sitios montañosos, un problema común de este tipo de herramientas computacionales. Dichos avances científicos en modelación numérica del viento aportan al estudio detallado de la instalación de parques eólicos en acantilados y cordilleras donde se espera una aceleración natural del viento.

  • English

    Due to the natural variability of wind and heavy reliance on local atmospheric conditions, it is necessary to conduct thorough wind resource assessments to determine how much energy can be generated at a given site [1]. Usually it requires advanced high resolution multi-scale models capable of simulating onshore wind farms installed on complex terrain. For this purpose, an enhanced numerical method was devised and adapted in the non-hydrostatic atmospheric model MC2 of Environment Canada with imbedded Large-Eddy Simulation (LES) capabilities for wind simulations over steep topography [2-3].

    This implementation has been validated numerically by modeling the neutrally stratified wind for typical flat and mountainous terrain. From these tests it has been found that the new multi-scale method delivers very good results when compared with other models which use intensive computing methods [4-5].This advanced method now has the ability to solve multi-scale structures using a new wind initialization and time discretization schemes that allow more stable and accurate numerical modeling in the presence of high impact topography [6-7]. The resulting model can be used to assess the wind resource at local, national and regional scales, ensuring a significant error reduction due to overestimation of the wind in mountainous areas. These advancements in wind modeling provide better tools for detailed studies required for planning and installing wind farms on cliffs and ridges, where a natural acceleration of the wind is expected.