Vertical evolution of wind’s turbulence intensity in complex terrain with obstacles - (:unkn) unknown (Editorial Tecnológica de Costa Rica (entidad editora), 2026)
Evolución vertical de la intensidad de turbulencia del viento en terreno complejo con obstáculos
The market provides many small-scale wind turbine which are offered as a partial solution to reduce residential electricity bills. However, the reality is that in some cases the performance offered surpass the performance obtained, this is due to low wind speeds in residential areas and the effect of turbulence on the wind turbines. The objective of this work is to determine the local influence of obstacles on the turbulence and to describe the development of turbulence as a function of height, by comparing two meteorological towers: one placed between trees and the other placed in an area without nearby obstacles. In this way, it is intended to determine if within a specific landscape there can be found places with less turbulence due to a local reduction of the obstacles. The measurements obtained between October 2018 and September 2019 from the meteorological towers are then processed to obtain histograms to compare the evolution of turbulence intensity as a function of height. It is found that the turbulence depends on the height in the tower that is immersed between trees; it is smaller as the height increases. In addition, in the case of the tower without obstacles in its close environment, the turbulence is independent of the height. A turbulence intensity value close to 30% is reported as the most frequent among the data obtained by the ten anemometers used in the study.
El mercado ofrece turbinas eólicas de pequeña escala como una solución parcial para reducir la factura eléctrica en viviendas. Sin embargo, en algunos casos el rendimiento ofrecido supera el obtenido, esto se debe a las bajas velocidades del viento en las zonas residenciales y al efecto de la turbulencia sobre los aerogeneradores. El objetivo de este trabajo es determinar la influencia local de los obstáculos en la turbulencia y describir el desarrollo de la turbulencia en función de la altura, comparando dos torres meteorológicas: una colocada entre árboles y otra colocada en una zona sin obstáculos cercanos. Se pretende determinar si dentro de un paisaje específico pueden encontrarse lugares con menor turbulencia debido a una reducción de los obstáculos de manera local. Las mediciones obtenidas entre octubre de 2018 y septiembre de 2019 se procesan y mediante histogramas se compara la intensidad de turbulencia en función de la altura. Se encuentra que la turbulencia es menor conforme aumenta la altura en la torre que está inmersa entre árboles; con valores de 30% a 14 metros de altura y de 50% a 6 m de altura. En el caso de la torre que está sin obstáculos, en su entorno cercano, la turbulencia es menos dependiente de la altura, con valores de 30% a 12 metros de altura y de 40% a 4 m de altura. Se reporta un valor de intensidad de turbulencia cercano al 30% como el más frecuente entre los datos obtenidos por los diez anemómetros del estudio.
Keywords: Turbulence intensity; complex terrain; wind speed; histogram; anemometer; Intensidad de turbulencia; terreno complejo; velocidad del viento; histograma; anemómetro