Parques eólicos: turbinas viejas, estelas y límites de vida útil

El regulador no se adapta tras cambios de palas o de convertidor

Qué ocurre. Una turbina recibe palas nuevas o un convertidor nuevo, y el regulador conserva sus ajustes antiguos. La máquina funciona, pero su respuesta al viento, a las ráfagas y a la red ya no es aquella para la que se hicieron los ajustes.

Qué cuesta. Se pierde producción y las cargas sobre la estructura son mayores de lo necesario. Un desajuste de este tipo suele descubrirse solo cuando aparece un fallo, un ruido o un resultado peor de lo esperado.

Por qué la solución habitual no funciona. Puede que el proveedor original ya no dé soporte al regulador antiguo, y un reajuste general por ensayo cuesta tiempo de producción. Tomar los ajustes de una turbina hermana ignora las diferencias de la máquina.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de datos de operación (potencia, velocidad del rotor, ángulo de paso, cargas donde se miden, eventos de red) y de las hojas de datos de las piezas nuevas construyo un modelo de la turbina y compruebo cuánto se aparta el regulador de lo que debería ser. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice si merece la pena reajustar con un modelo en sus turbinas y qué implicaría.

Más información: Control que se adapta a la deriva y al desgaste

Las estructuras solo pueden soportar cargas limitadas si deben funcionar más tiempo

Qué ocurre. Una turbina antigua solo puede funcionar más allá de su vida de diseño si a la estructura le quedan reservas. Para mantener el permiso, las cargas que soporta deben mantenerse dentro de un límite, y nadie sabe cuánta reserva ha consumido cada año de operación.

Qué cuesta. Hay que elegir entre producción y vida útil. Si se opera como antes, la reserva se agota pronto; si se limita la potencia por seguridad, la producción cae año tras año.

Por qué la solución habitual no funciona. Una limitación general quita el mismo porcentaje a cada turbina, sea cual sea el emplazamiento. Una galga extensométrica en la torre informa de un solo punto, y muchas galgas fallan.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los datos de operación de la turbina (viento, potencia, velocidad del rotor, paso, aceleraciones) compruebo si las cargas pueden calcularse para los últimos años y para los próximos. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice si un control limitador de cargas, que las reduce justo donde y cuando importan, puede mantener una turbina en servicio más tiempo.

Más información: Control que se adapta a la deriva y al desgaste

Las turbinas de delante quitan producción a las de detrás

Qué ocurre. Cada turbina deja una estela de aire más lento y turbulento. Las turbinas de detrás trabajan en esa estela y producen menos, y cada una sigue intentando optimizarse por su cuenta.

Qué cuesta. El parque produce menos que la suma de sus máquinas, y las turbinas de detrás soportan más turbulencia y más carga. La pérdida depende de la dirección del viento y es mayor en las direcciones en que las turbinas están en fila.

Por qué la solución habitual no funciona. Que cada turbina funcione en su propio óptimo no es el óptimo del parque. La orientación de estelas con desviaciones fijadas a mano funciona sobre el papel y solo puede comprobarse con largas series de mediciones.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los datos de operación del parque (potencia por turbina, velocidad y dirección del viento, ángulos de orientación) compruebo cuánta potencia cuesta la estela y si otra orientación de las turbinas delanteras elevaría el total. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice si merece la pena probar la orientación de estelas en su parque y qué necesitan las comprobaciones.

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La limitación por ruido y murciélagos cuesta producción

Qué ocurre. Los permisos de muchas turbinas exigen una limitación por la noche, con ciertas velocidades de viento y temperaturas, para proteger a los vecinos o a los murciélagos. La regla suele ser una tabla fija de velocidad de viento, hora y estación.

Qué cuesta. Se renuncia a producción cada noche en que se aplica la regla, también en las noches en que no vuela ningún murciélago ni se molesta a ningún vecino. La regla es prudente a propósito, y la pérdida se repite cada año.

Por qué la solución habitual no funciona. Cambiar la tabla sin pruebas es un riesgo para el permiso. Añadir sensores o estudios es un coste propio y no dice al control qué hacer en la hora siguiente.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de sus registros de limitación, de las series de viento y temperatura y de las condiciones del permiso compruebo cuánta producción cuesta la regla y cuándo. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice si es viable una limitación optimizada, que cumpla el objetivo de protección del permiso con menos producción perdida, y qué prueba necesitaría la autoridad.

Más información: Trayectorias, calendarios y planes de consigna óptimos

El hielo en las palas se detecta tarde

Qué ocurre. El hielo se forma en las palas y cambia su forma y su peso. La turbina pierde potencia, funciona con desequilibrio y puede lanzar hielo. Muchas turbinas lo detectan tarde, por una curva de potencia que cae o por un sensor que está él mismo helado.

Qué cuesta. Paradas y producción perdida, y un riesgo de seguridad para las personas cercanas a la turbina. Una turbina que se para por sospecha también se para en días en que podría haber funcionado.

Por qué la solución habitual no funciona. Un sensor de hielo específico es otra pieza que falla justo con el tiempo para el que se concibió. Una regla sobre temperatura y humedad detiene turbinas sin hielo y pasa por alto las que sí lo tienen.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de datos de operación (potencia frente a viento, velocidad del rotor, paso, vibraciones, temperatura) compruebo si el hielo puede distinguirse de otras causas de un déficit de potencia con tiempo suficiente para actuar. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice si una estimación del hielo con señales que la turbina ya tiene es fiable en su emplazamiento.

Más información: Cálculo de magnitudes no medidas para el control

Los fallos solo se encuentran en la inspección

Qué ocurre. Muchos fallos de una turbina, como un accionamiento de paso que se desgasta despacio, un sensor que deriva o un multiplicador que se vuelve más áspero, se ven en la siguiente inspección o cuando la turbina ya se ha parado.

Qué cuesta. Paradas imprevistas, grúa y cuadrilla requeridas con poca antelación y daños consecuentes en piezas que se habrían podido salvar. En parques más antiguos la supervisión es escasa.

Por qué la solución habitual no funciona. Más inspecciones cuestan dinero y pasan por alto lo que ocurre entre ellas. Los límites de alarma sobre señales sueltas suenan todo el tiempo o solo después del daño.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los registros de operación de la turbina (señales, alarmas, paradas, informes de servicio) compruebo qué fallos dejan huella en los datos antes de parar la máquina. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice si el diagnóstico a partir de datos de operación, sin hardware nuevo, encuentra suficientes pronto como para planificar reparaciones.

Más información: Control que se adapta a la deriva y al desgaste

Se añade una batería al parque

Qué ocurre. Se instala una batería en el parque eólico, pero el parque y la batería se operan como dos cosas separadas. La batería sigue sus propias reglas de precio y el parque su propia previsión.

Qué cuesta. Valor perdido: la batería se carga cuando el viento ya está limitado o se descarga cuando el precio es bajo, y la conexión a la red no se aprovecha del todo.

Por qué la solución habitual no funciona. Las reglas sencillas («cargar con excedente, descargar en la punta de la tarde») no tienen en cuenta a la vez el error de previsión, los límites de la conexión y el envejecimiento de la batería. Comprar una batería mayor es una solución cara para un problema de control.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de las series de producción del parque, de los precios, de las previsiones y de las condiciones de la conexión modelo el parque y la batería juntos. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice qué habría ganado un despacho conjunto frente a su operación actual y si merece la pena poner una optimización en el regulador.

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Turbinas nuevas en disposiciones antiguas

Qué ocurre. Cuando se sustituyen turbinas viejas por otras mayores (repotenciación), las máquinas nuevas suelen quedar donde estaban las antiguas, y la disposición se trazó para rotores menores. Las estelas llegan más lejos y las turbinas vecinas quedan en ellas con más frecuencia.

Qué cuesta. Las pérdidas por estela recortan la producción adicional por la que se compró la máquina mayor, y aumentan las cargas en las turbinas de la estela. El parque produce menos de lo que prometían las hojas de datos.

Por qué la solución habitual no funciona. Mover una turbina está limitado por permisos y terreno. Hacer funcionar cada turbina nueva en su propio óptimo, como antes, no aprovecha lo que se sabe de la disposición.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de la disposición prevista, de los datos de viento del emplazamiento y, si existen, de los datos de operación del parque antiguo modelo las estelas y pruebo estrategias de control. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice qué aportaría una optimización de disposición y control, y si debe entrar en la planificación antes de que el permiso sea definitivo.

Más información: Control predictivo económico

Las turbinas de más de veinte años necesitan prueba de reservas estructurales

Qué ocurre. Las turbinas que salen de la tarifa fija de inyección tras unos veinte años necesitan una evaluación de la fatiga de los componentes y de la estabilidad estructural antes de continuar (TÜV NORD). Al mismo tiempo, los precios bajos de mercado hacen que muchas horas no sean rentables.

Qué cuesta. Se renuncia a producción cuando se para la turbina con precios bajos, y se desconoce la reserva de fatiga restante. Sin una evaluación convincente el operador se arriesga a una parada, aunque la estructura pudiera haber funcionado más tiempo.

Por qué la solución habitual no funciona. Una limitación fija de potencia tira producción en turbinas que no la necesitaban. Una evaluación puntual sobre el papel dice poco de las cargas que soportó cada turbina en sus propios años de operación.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los datos de operación de la turbina a lo largo de sus años estimo las cargas que ha soportado y la reserva que queda. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice si un control que reduzca cargas y una limitación ligada a los precios pueden hacer rentable la continuación, y qué deben mostrar los datos. He trabajado en el control de turbinas eólicas en IAV (una empresa de ingeniería de automoción y energía).

Más información: Control que se adapta a la deriva y al desgaste

La potencia reactiva se convierte en un mercado

Qué ocurre. Los operadores de red deben comprar apoyo de tensión (potencia reactiva) en un mercado, y las regiones se van incorporando paso a paso (50Hertz). Los parques eólicos pueden ganar dinero con la potencia reactiva por encima de lo que piden las normas de conexión.

Qué cuesta. El ingreso existe solo si el parque entrega bajo petición, dentro de los límites de los convertidores y del código de red. Un parque que trata la potencia reactiva como algo secundario deja dinero sobre la mesa o se expone a sanciones por incumplir una promesa.

Por qué la solución habitual no funciona. El convertidor de cada turbina tiene su propia consigna de potencia reactiva, y el regulador del parque suele limitarse a repartir la petición. Esto ignora las pérdidas en los cables, los límites por convertidor y la interacción con la potencia activa.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los datos eléctricos del parque (tensiones, corrientes, límites de convertidores, trazado de cables) modelo lo que el parque puede entregar en el punto de conexión. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice si merece la pena instalar un control y un despacho de potencia reactiva a nivel de parque, y qué exigirían las condiciones del mercado.

Más información: Control predictivo económico