Principales códigos para el diseño de aerogeneradores

En la comunidad de energía eólica, se utilizan comúnmente los siguientes códigos para el diseño de aerogeneradores. A continuación se presenta una breve descripción de los principales códigos.

• BLADED

El software está desarrollado por Garrad Hassan and Partners, Ltd. BLADED es un paquete de simulación integrado para el diseño y análisis de aerogeneradores. El enfoque de Garrad Hassan para el cálculo del rendimiento y la carga de la turbina eólica se ha desarrollado en los últimos quince años y ha sido validado contra los datos monitoreados de una amplia gama de turbinas de diferentes tamaños y configuraciones. El programa incluye un modelo para las cargas de olas.

• OWECOP (Análisis integral del costo y el potencial de la energía eólica marina) 

El Centro de investigación energética de los Países Bajos (ECN) ha desarrollado un programa de computadora para el análisis de la explotación de la energía eólica en el mar. Lo único del programa es que combina un sistema de información geográfica (GIS) con un modelo de hoja de cálculo que calcula los costos de la actividad eólica.

• EeFarm (Integración de la red de grandes parques eólicos marinos)

Para el diseño de la infraestructura eléctrica de los parques eólicos marinos, ECN ha desarrollado un programa informático llamado EeFarm. EeFarm calcula los voltajes y corrientes estacionarios en la granja y en la conexión a tierra. Puede manejar una serie de diseños diferentes con conexiones de CA y CC.

• FAST (fatiga, aerodinámica, estructuras y turbulencia)

El código FAST se está desarrollando a través de un subcontrato entre el National Renewable Energy Laboratory (NREL) y la Oregon State University. ha modificado FAST para usar el paquete de subrutina AeroDyn desarrollado en la Universidad de Utah para generar fuerzas aerodinámicas a lo largo de la pala. Esta versión se llama FASTAD. Existe la posibilidad de vincular un código definido por el usuario para modelar las cargas de onda en el caso de una aplicación OWT.

• AeroDyn

AeroDyn es un código de aerodinámica para el uso por los diseñadores de aerogeneradores de eje horizontal para predecir las cargas aerodinámicas en la pala. Está escrito para interconectarse con códigos de dinámica estructural como MSC.ADAMS®, ​​FAST, YawDyn y SymDyn.

• YawDyn

YawDyn se desarrolla en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Utah, EE.UU. Con el apoyo del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), Centro Nacional de Tecnología Eólica. YawDyn simula los movimientos de guiñada o cargas de una turbina eólica de eje horizontal, con un cubo rígido o oscilante. Existe la posibilidad de vincular un código definido por el usuario para modelar las cargas de onda en el caso de una aplicación OWT.

• WAsP

WAsP se desarrolla en RISO y es un programa para el análisis de datos eólicos, así como la generación de atlas eólicos, evaluación de recursos eólicos, mapeo de recursos eólicos y la instalación de turbinas eólicas y parques eólicos.

• CONTOFAX

El programa CONTOFAX se desarrolla en la Universidad Tecnológica de Delft. El programa determina las operaciones necesarias y posibles en un parque eólico marino para una estrategia de mantenimiento dada. Se pueden evaluar diferentes estrategias de mantenimiento y se pueden determinar los costos totales de operación y mantenimiento, la disponibilidad alcanzada y la energía producida en el parque eólico. Además, la logística de piezas de repuesto se puede evaluar con el programa.

• FLEX4

El código se desarrolla en el Departamento de Mecánica de Fluidos de la Universidad Técnica de Dinamarca. El programa simula turbinas con una a tres cuchillas y generadores de velocidad fija o variable. La turbina se modela con relativamente pocos grados de libertad combinados con un cálculo completamente no lineal de respuesta y cargas.

• GAST (Herramienta general de predicción aerodinámica y estructural para aerogeneradores)

GAST se desarrolla en la sección fluida de la Universidad Técnica Nacional de Atenas. El programa incluye un simulador de campos de viento turbulentos, análisis aeroelásticos en el dominio del tiempo de la configuración completa de la turbina eólica y procesamiento posterior de cargas para análisis de fatiga.

• S4WT (SAMCEF para aerogeneradores) 

SAMTECH s.a. es un especialista europeo en software de ingeniería asistida por computadora para análisis de elementos finitos y optimización multidisciplinaria. SAMCEF proporciona acceso a análisis detallados lineales o no lineales de todos los componentes relevantes de la turbina eólica, tales como la caja de cambios, la cuchilla y el generador.

• PHATAS (Programa de simulación de análisis de aerogeneradores de eje horizontal)

Los programas PHATAS se desarrollan en ECN Wind Energy de los Países Bajos. El programa está desarrollado para el diseño y análisis de aerogeneradores de eje horizontal en tierra y en alta mar. El programa incluye un modelo para la carga de olas.

• GAROS (Análisis general de estructuras rotatorias)

El programa es desarrollado por Aerodyn Energiesysteme, GmbH y es un código de diseño de propósito general para el análisis dinámico de estructuras elásticas giratorias y no giratorias acopladas, con especial atención a las turbinas eólicas de eje horizontal.

• Maintenance manager (Operación y mantenimiento de una turbina eólica)

ECN ha desarrollado este programa como un sistema de información de mantenimiento fácil de usar. El programa está estructurado de tal manera que un fabricante de aerogeneradores, sus departamentos de mantenimiento y sus técnicos pueden recibir los datos relevantes de la turbina como: información de diseño, información sobre repuestos y procedimientos.

• FOCUS (Código de optimización de la fatiga usando simulaciones)

FOCUS es una herramienta de diseño de aerogenerador integrada, desarrollada por Knowledge Center Wind Turbine Materials and Constructions (WMC), e incluye módulos desarrollados por ECN. FOCUS consta de cuatro módulos principales, SWING (generación eólica estocástica), FLEXLAST (ciclos de tiempo de carga de cálculo), FAROB (modelado estructural de palas) y Graph (manejo de salida).

• WAKEFARM

El programa WAKEFARM está desarrollado por ECN. El programa brinda, en conjunto con un código aeroelástico, la posibilidad de realizar cálculos de diseño en turbinas eólicas que deben ser ubicadas en parques eólicos. Múltiples efectos de estela y parques eólicos que constan de diferentes tipos de turbinas se pueden modelar de forma directa. Partes del programa WAKEFARM se han incorporado al programa FYNDFARM. En FYNDFARM, los parques eólicos se pueden analizar de forma integrada y fácil de usar.

• FYNDFARM

El programa FYNDFARM es desarrollado por ECN. Con esta herramienta, el usuario puede controlar el rendimiento energético, el tiempo de vida técnico de las turbinas eólicas y la emisión de ruido. El usuario puede crear múltiples diseños para una ubicación específica. Para cada diseño, el usuario puede determinar si se excede o no una limitación de diseño, ruido, fatiga o rendimiento energético mínimo.

• HAWC (código para aerogenerador de eje horizontal)

HAWC2 se desarrolla en Riso en Dinamarca. El modelo se basa en el método FE usando el enfoque de subestructura. El código predice la respuesta de máquinas de eje horizontal de dos o tres palas en el dominio del tiempo.

• DHAT (análisis dinámico de turbinas de eje horizontal)

DHAT es originaria de Germanischer Lloyd (GL) WindEnergie GmbH, que es un organismo certificador para aerogeneradores. DHAT se utiliza como una herramienta interna. La descripción del modelo estructural en este código se basa en una formulación modal. Buhl y Manjock realizaron una buena comparación para simulaciones de carga en ADAMS/WT y FAST-AD con simulaciones en DHAT de GL.

• DeepLines Wind (respuesta dinámica de turbinas)

DeepLines Wind es un programa de software integral diseñado específicamente para evaluar la respuesta dinámica de turbinas eólicas flotantes y de fondo fijo sometidas a cargas ambientales mar adentro. DeepLines Wind permite realizar simulaciones FEA dinámicas totalmente acopladas de todos los componentes de turbinas eólicas marinas. Estas simulaciones proporcionan una comprensión de la respuesta dinámica de los aerogeneradores, la plataforma flotante, las líneas de amarre dinámico y el cable de alimentación.

Source: Review of design concepts, methods and considerations of offshore wind turbines. Author. Ashuri, T. Zaayer, M.B.. Faculty. Aerospace Engineering. Publisher. European Wind Energy Association EWEA.