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Aplicación de Gestión Eólica

El parque eólico experimental Sotavento ha desarrollado en colaboración con la Ingeniería Engasoft, un Sistema de Gestión para parques eólicos.

Se trata de una novedosa aplicación informática, desarrollada para el seguimiento y control de las tareas de explotación en estas centrales de generación. La energía eólica está viviendo en estos últimos años un crecimiento muy rápido, en el cual hemos observado que el seguimiento y control del mantenimiento de los parques eólicos (desde una perspectiva de cumplimiento de garantías y de coste económico) ha pasado a un segundo plano. Por ello se ha trabajado en definir y desarrollar una herramienta de optimización, genérica (aplicable a cualquier tipo de tecnología eólica) que permite verificar y cuantificar a gusto del usuario y al margen de la información de los scadas los parámetros más significativos desde la óptica de la explotación, como son cumplimientos de curvas de potencia, disponibilidades, pérdidas de energía, lucro cesante por actuaciones de mantenimiento, etc.

Todo ello desde una aplicación intuitiva, fácil de manejar y completa. Una herramienta que ha sido calificada por el sector como “práctica” y “muy completa”.


Imagen: Esquema Global de Flujo de Información

LOS SISTEMAS DE GESTIÓN EÓLICA


A lo largo de todos estos años, en los que la energía eólica ha experimentado una rápida expansión en nuestro país, las aplicaciones para el seguimiento y control de parques existentes en el mercado, han estado vinculadas a los scadas específicos de la tecnología eólica implantada en cada emplazamiento, conllevando una serie de limitaciones para el promotor a la hora de evaluar los rendimientos de la instalación:

  • Programas enfocados a tecnólogos y empresas de mantenimiento con accesos restringidos y diferentes privilegios.
  • Elaboración de un número limitado de informes con desconocimiento por el promotor de la metodología utilizada y sin posibilidad de validar datos.
  • Aplicaciones no universales solamente vinculadas a cada fabricante de aerogeneradores.

LA EXPERIENCIA DE SOTAVENTO

Sotavento Galicia, S.A. se constituye como un Parque Eólico Experimental promovido por la Xunta de Galicia con el objetivo de crear un nuevo concepto de parque eólico, coordinando la iniciativa privada y la pública en un proyecto donde estaban presentes las tecnologías eólicas implantadas en Galicia en ese momento.

Sotavento Galicia, S.A. está participado por dos entidades públicas que forman el 51% del capital social: Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía (IDAE) e Instituto Energético de Galicia (INEGA), S.A., y tres empresas privadas en representación del sector eléctrico de Galicia: Enel Green Power España, S.L, Iberdrola Renovables Galicia, S.A. y Energía de Galicia, S.A. (ENGASA).

La finalidad de Sotavento Galicia, S.A. es además de la explotación comercial de un parque eólico, la consecución de cuatro objetivos diferenciadores:

  • Ser un parque "escaparate" de las diferentes tecnologías eólicas presentes en la actualidad en Galicia.
  • Ser un marco para la realización de actividades de I+D+i, con la posibilidad de ofrecer elementos de valor añadido al sector eólico.
  • Centro de formación y debate de energías renovables.
  • Centro de divulgación de las energías renovables.

El Parque Eólico Experimental Sotavento ha sido inaugurado en junio de 2001 por Su Alteza Real el Príncipe de Asturias. Tiene una potencia instalada de 17,56 MW, consta de 24 aerogeneradores de 9 modelos diferentes, pertenecientes a los 5 fabricantes implantados en ese momento en Galicia (Gamesa, Made, Ecotecnia, Neg Micon y Bonus).

En esta instalación se realizan diversos proyectos y estudios relacionados con el sector eólico; como son el de la simulación de rendimiento de máquinas ante viento incidente, estudios de calidad de onda, sistemas de predicción eólica, compensación de energía reactiva, huecos de tensión, análisis de vibraciones, etc.

Aprovechando los conocimientos adquiridos en estos años sobre los distintos scadas (protocolo de comunicaciones, formatos de almacenamiento de datos) y sobre las filosofías de mantenimiento de los fabricantes presentes en el parque, conscientes de la necesidad de interpretar y homogeneizar esta diversidad de información, Sotavento Galicia ha desarrollado y probado en sus instalaciones, en colaboración con la Ingeniería Engasoft, un sistema propio de gestión integral de explotación, aplicable a cualquier parque eólico independientemente de sus características tecnológicas.

METODOLOGÍA REALIZADA


Las fases llevadas a cabo en el desarrollo de la aplicación han sido las siguientes:

A) SISTEMA DE COMUNICACIONES

Integración en red de los puestos de operación local existentes en la sala de control del parque, que albergaban los scadas correspondientes a los cinco tecnólogos, torres meteorológicas y subestación. En esta etapa se hizo necesaria una perfecta sincronización horaria entre los aerogeneradores y scadas para la utilización de una base de tiempos única en el modelo de gestión.

B) ALMACENAMIENTO HOMOGÉNEO EN BASE DE DATOS

Los datos de los diferentes sistemas del parque eólico son importados desde sus scadas a la base de datos alojada en el servidor central.

La importación de dichos datos puede realizarse de forma manual (asistida por un operador), de forma automática (en tiempo real en el momento que se producen) o de forma programada (según planificación configurada por el operador).

Los datos a importar son:

  • Datos de aerogeneradores.
    Debido a la utilización de scadas diferentes, los formatos de los ficheros almacenados en las bases de datos de cada tecnólogo presentan diversas configuraciones, no ajustándose aun estándar determinado. Por todo ello, se realiza un tratamiento por rutina de programación de cada fichero para homogeneización y almacenamiento definitivo en base de datos (períodos diez-minutales con ordenación de campos de variables medidas por Fecha, Hora, Viento Incidente, kWh generados, que serán utilizados para la elaboración de informes).
  • Incidencias de Aerogeneradores.
  • Datos diez-minutales de las torres anemométricas.
  • Datos de operaciones realizadas en mantenimiento.
  • Datos de generación eléctrica en subestación.
  • Datos horarios de los sistemas de predicción.

C) ELABORACIÓN DE INFORMES

El programa de gestión está preparado para:

  • La generación de multitud de informes a partir de la base de datos.
  • Exportación de datos y resultados.
  • Envío de resultados a destinatarios.

Se resumen a continuación algunos de los diferentes informes y PKI’s que proporciona la aplicación:

Movimiento de energía

El informe refleja los flujos de energía eléctrica del parque eólico (energía generada, energía consumida en aerogeneradores y edificio de control, flujos de reactiva y pérdidas eléctricas en el parque) a partir de los contadores de subestación y de los aerogeneradores.

Viento en torres anemométricas

Se muestran las características del recurso eólico (viento, dirección, densidad, presión, temperatura, etc.) registrado en las torres anemométricas de medición existentes en el parque en un intervalo de tiempo seleccionado.

Viento en aerogeneradores

Se reflejan las características del viento incidente en las posiciones del parque, a partir de los valores medios de la velocidad de viento registrada en intervalos diez-minutales en el anemómetro de góndola de cada aerogenerador.

El programa permite introducir una fórmula de corrección entre el viento incidente (sin perturbar aguas arriba del aerogenerador) y el medido en dicho anemómetro.

Resumen de producción y horas equivalentes

El informe refleja de forma comparativa la energía producida po rlos aerogeneradores del parque en un período de tiempo seleccionado previamente, así como otras variables relacionadas (disponibilidades, factor de capacidad, etc.)

Curva potencia aerogeneradores

Representa el grado de cumplimiento de la curva de potencia de los aerogeneradores en los períodos seleccionados.

Se utilizan los datos diez-minutales de potencia generada y viento incidente en aerogeneradores, los cuales son normalizados a la densidad del aire a nivel del mar 1,225 Kg/m3 (según norma UNE 61.400-12). A partir de los valores diez-minutales de densidad de aire registrados en las torres anemométricas de parque, se corrige la potencia generada en el caso de máquinas de paso fijo, o corrigiendo la velocidad de viento incidente si se trata de máquinas de paso variable.

El informe incorpora filtros de datos para calcular la curva de potencia por sectores perturbados y no perturbados, por rango de vientos, por intervalos de densidad, etc.


Imagen: Fragmento de Informe de Curva de Potencia de Aero

Curva de potencia de parque

El informe calcula la curva de potencia de parque diez-minutal y horaria dependiendo de los intervalos seleccionados de la base de datos:

  • Curva de parque Diez-minutal: se utilizan los datos diez-minutales de viento de las torres anemométricas de parque, y los datos diez-minutales de potencia del sumatorio de todos los aerogeneradores del parque.
  • Curva de parque Horaria: se utilizan los datos horarios de viento de las torres anemométricas de parque y los datos horarios de potencia del contador de subestación, o del sumatorio de los aerogeneradores del parque obtenido de la base de datos de los tecnólogos.

Se incorporan los siguientes filtros:

  • Densidad de aire: permitiendo obtener la curva de parque para un rango de densidad de aire en el emplazamiento determinado.
  • Dirección de viento incidente en torres anemométricas: permitiendo obtener la curva de parque para los sectores seleccionados.
  • Porcentaje de disponibilidad de potencia de parque: obteniéndose la curva de parque cuando la disponibilidad supera el porcentaje seleccionado.
  • Selección de aerogeneradores indisponibles: permitiendo obtener la curva de parque descontando esos aerogeneradores, algo de gran utilidad para los sistemas de predicción de generación.
  • Curva de parque Diez-minutal: se utilizan los datos diez-minutales de viento de las torres anemométricas de parque, y los datos diez-minutales de potencia del sumatorio de todos los aerogeneradores del parque.
  • Curva de parque Horaria: se utilizan los datos horarios de viento de las torres anemométricas de parque y los datos horarios de potencia del contador de subestación, o del sumatorio delos aerogeneradores del parque obtenido de la base de datos de los tecnólogos.

Mapa de datos

El informe representa de forma visual (en períodos diez-minutales) para cada aerogenerador y mes, información de: los períodos con ausencia de datos de potencia activa generada, los períodos con errores de indisponibilidad, los períodos con ausencia de tensión, las paradas manuales programadas por parte de la explotación, los intervalos con ausencia de generación pero con viento suficiente y los períodos con operaciones de mantenimiento en máquina.

Disponibilidades

El informe refleja en gráfico de barras, los porcentajes de disponibilidad y de energía perdida por indisponibilidad para los aerogeneradores y períodos seleccionados.

Se han incorporado distintos filtros de datos para calcular la disponibilidad; aplicando las distintas variantes existentes en los contratos de suministro de aerogeneradores (período total, período con viento de generación, intervalos de mantenimiento y ausencia de tensión, etc.).

Para cada aerogenerador se pre-configura una plantilla de incidencias en la que se seleccionan los errores que causan indisponibilidad. De la misma forma, el programa permite calcular la energía perdida en los períodos con viento de generación, en los que el aerogenerador refleja producción nula y sin existencia de error.


Imagen: Pantalla principal de Solicitud de Informe de Disponibilidad (Variante 1)

Desviación de energía

El informe refleja la energía perdida por los aerogeneradores en los períodos con máquina disponible debida al incumplimiento de curva.

Se utilizan los datos diez-minutales de potencia generada y viento incidente en aerogeneradores, referidos a la densidad diez-minutal registrada en el emplazamiento de las torres anemométricas de parque.

El cálculo se realiza para cualquier rango de vientos de generación, permitiendo la posibilidad de filtrar sectores perturbados.


Imagen: Fragmento de Informe de Desviación de Energía

Módulo de Mantenimiento

Constituye un módulo específico dentro del programa de gestión, que va a permitir por una parte realizar un seguimiento de las labores de mantenimiento realizadas, y por otra elaborar informes que nos permitan extraer conclusiones acerca de las mismas, intentando minimizar los períodos de indisponibilidad asociados al mantenimiento.

A partir de los partes de trabajo (diseñados por Sotavento) se introducen de forma manual las operaciones que realizan las empresas de mantenimiento en el parque. Una vez introducidas todas las operaciones de mantenimiento, el sistema de gestión permite mostrar gráfica y numéricamente distintos informes:

  • Comparativas de tiempos empleados en mantenimiento entre aerogeneradores.
  • Tiempos empleados en predictivo, preventivo y correctivo.
  • Tiempos empleados en mantenimiento en los distintos sistemas del aerogenerador.
  • Viento medio en aerogenerador durante los intervalos de operación.
  • Energía perdida durante las labores de mantenimiento.
  • Listados de operaciones por aerogenerador.

Módulos Específicos

La aplicación está estructurada y desarrollada de forma que permite la fácil incorporación de nuevos informes y PKI´s adecuados a la lógica de negocio específica de cualquier empresa.

HERRAMIENTA FUNDAMENTAL PARA LA GESTIÓN DE PARQUES EÓLICOS


Estos informes, detallados y flexibles, convierten la aplicación en una herramienta fundamental para realizar el seguimiento y análisis de los parámetros de funcionamiento de los distintos componentes del parque eólico. Permiten la toma de decisiones en función de los resultados, y todo ello siempre con el objetivo de mejorar el comportamiento de la instalación de cara a una mayor rentabilidad de la explotación.

Los múltiples informes y PKIs de este sistema ofrecen información relevante en cuestiones relacionadas con la explotación como pueden ser:

  • Comparativas de comportamiento entre aerogeneradores en los distintos rangos de viento.
  • Energía perdida por indisponibilidad de aerogeneradores.
  • Energía perdida por incumplimiento de curva.
  • Control del mantenimiento (tiempos dedicados a preventivo, predictivo y correctivo, tiempo de respuesta de los mantenedores, energía perdida durante las operaciones de mantenimiento, coste real asociado al mantenimiento, materiales sustituidos, estadística de fallos en turbinas, posibilidad de envío de mensajes SMS en tiempo real a mantenedores, etc.).
  • Facturación mensual, valoración económica por lucro cesante y comparativas de modalidad tarifaria.
  • Estudio del comportamiento de desvíos de los sistemas de predicción.

A modo de resumen, se citan a continuación las características técnicas que han sido tenidas en cuenta en la elaboración de la aplicación, y que aportan una serie de ventajas a los usuarios de la misma:

  • Compatible con cualquier tecnología eólica.
  • Aplicable a todas las topologías de parque posibles (un único parque, varios parques, un parque con distintos fabricantes, multi-promotor o distintos parques con varios fabricantes).
  • Posibilidad de parametrizar por el usuario los datos, para validación de la información a procesar y descartar valores anómalos.
  • Inclusión de filtros posibles aplicables en cada informe para acotar los datos a evaluar.
  • Realización de informes “top-down” aplicable a cualquier intervalo temporal.
  • Posibilidad de realización de otros informes a propuesta del cliente, así como de integrar los datos de sistemas de medición alternativos que existan o se implanten en la explotación.
  • Interfaz de usuario intuitiva y estandarizada.
  • Planificación de emisión y envío de informes periódicos o en tiempo real a destinatarios locales o remotos.
  • Posibilidad de contrastar los resultados de los informes mediante la exportación de los datos a otros programas de usuario.

Todas estas posibilidades convierten al sistema en:

  • Un instrumento de auditoría eólica para el análisis y seguimiento del cumplimiento de las garantías contractuales entre tecnólogos, empresas de mantenimiento y promotores.
  • Una herramienta que puede servir para analizar, en intervalos determinados, el comportamiento de la instalación (Período de recepción, balances anuales, trianuales, etc.).

COMERCIALIZACIÓN


En la actualidad, existe la posibilidad de establecer acuerdos comerciales con los diferentes agentes del sector (Promotores, tecnólogos, ingenierías, mantenedores, aseguradoras, entidades financieras, etc.), para el acceso a esta herramienta.

En caso de estar interesado en adquirir o usar esta solución, contactar con Sotavento Galicia, para solicitar condiciones.