Electric energy production with small scale wind turbines in Viladecans (Delta del Llobregat)

Abstract

The objective of this project was to determine which of the two small scale wind turbines presented (IT-PE-100 and HP-600) was the most appropriate for the wind conditions of Viladecans (Delta del Llobregat). Firstly, a wind study was conducted in order to obtain the speed distribution, using Weibull probability density function, and showed a weighted average speed of 1.46 m/s. It was decided that the best way to choose one of the two turbines would be using Fast & Aerodyn simulation software, using the previously calculated wind speed distribution, to obtain the generator power curve for each case. For the IT-PE-100 model, we used already calculated Fast & Aerodyn files from other projects conducted at Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), and only changed the wind files, to adequate the outputs to the Viladecans area. With that wind speed distribution, the software submitted a yearly income of 99.6kWh. For the HP-600, the Fast & Aerodyn files were had to be made from scratch. Since only one of the turbine blades was available for our study, it was decided to perform a 3D digitalization. That gave us a point cloud of the blade, which was converted into a CAD file using Rapidform, a reverse engineering software. With the CAD file we were able to perform a flow simulation along the blade, using SolidWorks, in order to obtain all the necessary aerodynamic parameters needed for the creation of the Fast & Aerodyn files. These files, along with the previously calculated wind speed distribution, were used as inputs in Fast & Aerodyn, which gave us a yearly income of 66kWh, which was to be expected, since this wind turbine model is thought to work at higher wind speeds. Therefore, it was concluded that the best option for the Viladecans area was the IT-PE-100 small scale wind turbine.

L’objectiu d’aquest projecte és determinar quin dels dos aerogeneradors proposats ( IT - PE - 100 i HP - 600) és el més apropiat per les condicions de v ent a Viladecans (Delta del Llobregat). Primerament, es va dur a terme un estudi del vent, amb l’objectiu d’obtenir la distribució de velocitats fent servir la funció de densitat de probabilitat de Weibull. Aquesta distribució va resultar en una mitja pon derada de velocitats de 1.46 m/s. Es va decidir que la millor manera d’escollir una de les dues turbines seria fer servir el software de simulació Fast & Aerodyn, fent servir com a inputs la distribució de probabilitat del vent prèviament calculada, junta ment amb arxius de caracterització dels aerogeneradors, amb tal d’obtenir la corba de potència per cada cas. Pel model IT - PE - 100 es van fer servir arxius de Fast & Aerodyn ja generats, extrets d’altres projectes fets a la Universitat Politècnica de Catalu nya (UPC). Per tal d’adequar els resultats a l’àrea de Viladecans, només es van haver de modificar els arxius relatius al vent. Amb aquests inputs, el software va reportar una producció energètica anual de 99.6kWh. Amb el cas de l’aerogenerador HP - 600, el s arxius de Fast & Aerodyn van haver de ser creats de forma íntegra. Degut a que només teníem a la nostra disposició una de les pales de la turbina, es va decidir fer una digitalització en 3D d’aquesta. Aquest procés ens va donar el núvol de punts de la pa la, que va ser convertit a un arxiu de tipus CAD mitjançant el software d’enginyeria inversa Rapidform. Important l’arxiu de CAD a SolidWorks, va ser possible fer una simulació de flux al voltant de la pala, que ens va permetre obtenir tots els paràmetres aerodinàmics necessaris per la creació dels inputs demanats per Fast & Aerodyn. Aquests arxius, juntament amb la distribució de vents que va ser calculada prèviament, ens van reportar una producció energètica anual inferior de 66.3kWh. Per tant, es va con cloure que la millor opció per l’àrea de Viladecans era fer servir l’aerogenerador IT - PE - 100.