IEC 61400-12-1: as medições do desempenho energético de turbinas eólicas

Essa norma internacional, editada pela International Electrotechnical Commission (IEC) em 2017, especifica um procedimento para medir as características de desempenho de energia de uma única turbina eólica e se aplica ao ensaio de turbinas eólicas de todos os tipos e tamanhos conectados à rede de energia elétrica.

A IEC 61400-12-1:2017 – Wind energy generation systems – Part 12-1: Power performance measurements of electricity producing wind turbines especifica um procedimento para medir as características de desempenho de energia de uma única turbina eólica e se aplica ao ensaio de turbinas eólicas de todos os tipos e tamanhos conectados à rede de energia elétrica. Além disso, esta norma descreve um procedimento a ser usado para determinar as características de desempenho de energia de pequenas turbinas eólicas (conforme definido na IEC 61400-2) quando conectado à rede de energia elétrica ou a um banco de baterias.

O procedimento pode ser usado para avaliar o desempenho de turbinas eólicas específicas em locais específicos, mas igualmente a metodologia pode ser usada para fazer comparações genéricas entre diferentes modelos de turbinas eólicas ou diferentes configurações de turbinas eólicas quando as condições específicas do local e as influências da filtragem de dados são levadas em consideração. As características de desempenho da potência da turbina eólica são determinadas pela potência medida curva e produção anual estimada de energia (annual energy production – AEP). A curva de potência medida, definida como a relação entre a velocidade do vento e a potência da turbina eólica, é determinada coletando medições simultâneas de variáveis meteorológicas (incluindo a velocidade do vento), bem como sinais de turbinas eólicas (incluindo potência) no local de ensaio por um período longo suficiente para estabelecer um banco de dados estatisticamente significativo em uma variedade de velocidades do vento e sob vento e condições atmosféricas variáveis.

A AEP é calculada aplicando os valores medidos na curva de potência para referenciar as distribuições de frequência da velocidade do vento, assumindo 100% de disponibilidade. Este documento descreve uma metodologia de medição que requer a potência medida curva e os valores da produção de energia derivada a serem complementados por uma avaliação fontes de incerteza e seus efeitos combinados.

Conteúdo da norma

PREFÁCIO………………….. 13

INTRODUÇÃO…………….. 15

1 Escopo…………………….. 16

2 Referências normativas…… … 16

3 Termos e definições……………. …. 17

4 Símbolos e unidades…………. ……… 20

5 Visão geral do método de desempenho de energia………… 23

6 Preparação para o ensaio de desempenho…………….. 27

6.1 Geral…………………. …………… 27

6.2 Turbina eólica e conexão elétrica……………… 27

6.3 Local do ensaio…………….. …………… 27

6.3.1 Geral…………….. ……… 27

6.3.2 Localização do equipamento de medição de vento… …… 27

6.3.3 Setor de medição……………………………….. 28

6.3.4 Fatores de correção e incerteza devido à distorção do fluxo proveniente da topografia………………………….. .28

7 Equipamento de ensaio…………….. …………. 29

7.1 Energia elétrica…………………………. …… 29

7.2 Velocidade do vento……………….. ………. 29

7.2.1 Geral………………………… ……… 29

7.2.2 Requisitos gerais para anemômetros meteorológicos montados em mastro………. 30

7.2.3 Anemômetros montados na parte superior………… 31

7.2.4 Anemômetros montados na lateral…………………. 31

7.2.5 Dispositivo de sensoriamento remoto (remote sensing device – RSD)………………… 31

7.2.6 Medição da velocidade do vento equivalente ao rotor………. 32

7.2.7 Medição da velocidade do vento na altura do cubo…………… 32

7.2.8 Medições de cisalhamento do vento…………………… 32

7.3 Direção do vento…………………………….. …… 34

7.4 Densidade do ar………………………….. ………… 34

7.5 Velocidade de rotação e ângulo de inclinação……………………. 35

7.6 Condição da lâmina……………………………………. …. 35

7.7 Sistema de controle de turbinas eólicas……………………. 35

7.8 Sistema de aquisição de dados…………………………… 35

8 Procedimento de medição……………………………….. 35

8.1 Geral………………………….. …………… 35

8.2 Operação da turbina eólica………………….. 35

8.3 Coleta de dados…………………… ….. 36

8.4 Rejeição de dados………….. …… 36

8.5 Banco de dados………….. ………… 37

9 Resultados derivados……….. …………. 37

9.1 Normalização de dados………………….. 37

9.1.1 Geral……………………….. ……… 37

9.1.2 Correção da distorção meteorológica do fluxo do mastro do anemômetro…………………….. 38

9.1.3 Correção de cisalhamento do vento (quando as medidas do Rotor Equivalent Wind Speed – REWS estão disponíveis)………………. 38

9.1.4 Correção de ventos………………………. 41

9.1.5 Normalização da densidade do ar…………. 41

9.1.6 Normalização de turbulência…………………….. 42

9.2 Determinação da curva de potência medida……….. 42

9.3 Produção anual de energia (AEP)…………………………… 43

9.4 Coeficiente de potência……………………… .45

10 Formato do relatório…………….. ……….. 45

O objetivo desta parte da IEC 61400 é fornecer uma metodologia uniforme que garanta a consistência, precisão e reprodutibilidade na medição e análise de potência e do desempenho de turbinas eólicas. A norma foi preparada com a antecipação de que seria aplicado por: um fabricante de turbina eólica que se esforça para atingir o desempenho de potência bem definido por requisitos e/ou um possível sistema de declaração; um comprador de turbina eólica na especificação de tais requisitos de desempenho; um operador de turbina eólica que possa ser obrigado a verificar se a energia declarada ou necessária das especificações de desempenho são atendidas para unidades novas ou recondicionadas; um planejador ou regulador de turbina eólica capaz de definir com precisão e justiça a potência e as características de desempenho de turbinas eólicas em resposta a regulamentos ou licenças por requisitos para instalações novas ou modificadas.

Este documento fornece orientação na medição, análise e relatório de potência e ensaios de desempenho de turbinas eólicas. O documento beneficiará as partes envolvidas na fabricação, planejamento de instalação e permissão, operação, utilização e regulação de turbinas eólicas. As técnicas de medição e análises precisas recomendadas nessa norma devem ser aplicadas por todas as partes para garantir que o desenvolvimento contínuo e a operação de turbinas eólicas são realizadas em uma atmosfera consistente e precisa com comunicação relativa ao desempenho das turbinas eólicas.

Este documento apresenta medidas e procedimentos de elaboração de relatórios que devem fornecer resultados precisos que podem ser replicados por outras partes. Enquanto isso, um usuário da norma deve estar ciente das diferenças que surgem de grandes variações de cisalhamento e turbulência. Portanto, um usuário deve considerar a influência dessas diferenças e os critérios de seleção dos dados em relação à finalidade do ensaio antes da contratação das medições de desempenho de potência.

Um elemento chave dos ensaios de desempenho de potência é a medição da velocidade do vento. Esse documento prescreve o uso de copo ou anemômetros sônicos ou dispositivos de sensoriamento remoto (RSD) em conjunto com anemômetros para medir o vento. Embora procedimentos adequados para calibração/validação e classificação devem ser respeitados, a natureza da medição e o princípio desses dispositivos pode causar um desempenho diferente.

Esses instrumentos são robustos e foram considerados adequados para esse tipo de ensaio com a limitação de alguns deles a certas classes de terreno. Reconhecendo que, à medida que as turbinas eólicas se tornam cada vez maiores, uma velocidade do vento medida em um único local torna-se cada vez mais improvável que a altura represente com precisão a velocidade do vento em toda o rotor de turbina.

Essa norma padrão introduz uma definição adicional de velocidade do vento. Enquanto anteriormente a velocidade do vento era definida como a medida apenas na altura do cubo, isso agora pode ser complementado com a chamada velocidade do vento equivalente ao rotor (REWS), definida por uma aritmética em combinação de medições simultâneas da velocidade do vento em várias alturas e do diâmetro completo do rotor entre a ponta inferior e a ponta superior.

As curvas de potência definidas pela velocidade do vento na altura do cubo e o REWS não são os mesmos e, portanto, a potência da velocidade do vento na altura do cubo tem a curva sempre apresentada para comparação a uma curva de potência do REWS quando é medida. Como consequência dessa diferença na definição da velocidade do vento, a produção anual de energia (AEP) é derivada da combinação de uma curva de potência medida com uma distribuição de velocidade do vento. Isso é uma definição idêntica da velocidade do vento na curva de potência e na distribuição da velocidade do vento.

Os procedimentos para classificar anemômetros de copo e anemômetros ultrassônicos são apresentados nos anexos I e J. Os procedimentos para classificar os dispositivos de sensoriamento remoto são apresentados no Anexo L. Cuidados especiais devem ser tomados na seleção dos instrumentos escolhidos para medir a velocidade do vento porque pode influenciar o resultado do ensaio.

Deixe uma Resposta

Preencha os seus detalhes abaixo ou clique num ícone para iniciar sessão:

Logótipo da WordPress.com

Está a comentar usando a sua conta WordPress.com Terminar Sessão /  Alterar )

Google photo

Está a comentar usando a sua conta Google Terminar Sessão /  Alterar )

Imagem do Twitter

Está a comentar usando a sua conta Twitter Terminar Sessão /  Alterar )

Facebook photo

Está a comentar usando a sua conta Facebook Terminar Sessão /  Alterar )

Connecting to %s

%d bloggers like this: