Anemo Analytic: liberar el poder de los datos para mejorar el rendimiento de los parques eólicos

por RES | 24 de enero de 2024

El parque eólico White Creek, que empezó a funcionar comercialmente en 2007, es una instalación de 205 MW situada en el este del estado de Washington y compuesta por 89 aerogeneradores Siemens de 2,3 MW. Su parque eólico hermano, Harvest, situado en las proximidades empezó a funcionar en 2009 y produce 99 MW a partir de 43 aerogeneradores Siemens de 2,3 MW. Entre ambos son capaces de suministrar energía a más de 100.000 hogares.

NAES, el operador de ambos parques, había estado utilizando datos SCADA estándar de baja frecuencia para apoyar sus decisiones operativas, pero también era consciente de que acceder y analizar los datos brutos de alta frecuencia del controlador de la turbina de los dos sitios proporcionaría una imagen mucho más clara del rendimiento, la salud y la eficiencia de los activos. Con la intención de aprovechar las ventajas de acceder a este tipo de datos para aumentar el valor para el propietario, NAES contrató a Anemo Analytics.

El trabajo

Anemo Analytics, que combina la competencia en el campo de la ingeniería de turbinas eólicas con modelos de análisis avanzados basados en la física, llevó a cabo una revisión completa del estado de diagnóstico de las 132 turbinas de los parques, utilizando los datos sin procesar del controlador de alta frecuencia de las turbinas. No se necesitaron campañas de medición específicas ni hardware adicional en las turbinas.

La revisión reveló varios ajustes de los parámetros del controlador de la turbina que se podrían optimizar.  También identificó desequilibrios significativos del rotor de paso único y de masa que necesitaban corrección para gestionar las cargas de fatiga y las tasas de falla de los componentes mecánicos principales.

Es importante señalar que las calibraciones de paso originales se realizaron bajo el supuesto de que cada pala de turbina es idéntica. Sin embargo, el proceso de fabricación de las palas no es lo suficientemente preciso como para garantizarlo y otros factores (como la caída de los generadores de vórtices) también pueden influir en el rendimiento de cada una. Asimismo, el desgaste normal del funcionamiento dificulta el equilibrado correcto de las cuchillas, ya que los técnicos se quedan con marcadores mecánicos imprecisos para el procedimiento de alineación anual. En este caso, el resultado fue una elevación desequilibrada, que provocó vibraciones en el tren motriz y posibles daños en varias de las turbinas del parque.

Los técnicos de Anemo prepararon un informe detallado de sus hallazgos, con recomendaciones para cada subsistema, componente y sensor de cada turbina. Aunque algunas correcciones se podían hacer a distancia, Anemo también proporcionaba correcciones in situ a los técnicos de NAES para mejorar aún más el rendimiento de las turbinas. El informe también mostraba cómo integrar estos procesos en el calendario anual de mantenimiento. 

Una vez que optimizaron los ajustes de los parámetros y realizaron las calibraciones de paso, se estableció una nueva línea de base de rendimiento más saludable para cada turbina.  A continuación, se exploraron otras mejoras de rendimiento, incluyendo la corrección del bajo rendimiento aerodinámico, la mitigación de la sobrecarga de guiñada, la identificación de fugas en las juntas de los cilindros hidráulicos de cabeceo y la instalación incompleta del conjunto de actualización de la curva de potencia (es decir) la ausencia de generadores de vórtice.

El resultado

Mediante el uso de las recomendaciones de Anemo, NAES implementó una corrección de paso óptima para tres palas; con el fin de equilibrar las diferencias en la aerodinámica de las palas y las cargas excesivas.  Los ajustes realizados a partir del informe inicial de revisión dieron como resultado una reducción de las cargas de fatiga de la turbina, lo que a su vez rebajó los índices de fallas de los componentes y aumentó la vida útil de los activos. Las mejoras de rendimiento recomendadas no solo se tradujeron en un aumento de la producción anual de energía (al resolverse el problema del bajo rendimiento) sino que también garantizaron que no se perdiera producción por posibles interrupciones de la turbina.

Las mejoras de rendimiento recomendadas dieron lugar a una producción adicional de 6.000 MWh en 12 meses, lo que supuso unos ingresos adicionales de aproximadamente USD 360.000.

El éxito del proyecto inicial ha dado lugar a que NAES despliegue la solución de Anemo de forma continua, recibiendo recomendaciones continuas de optimización de activos, de funcionamiento y mantenimiento en tiempo real.