NREL’s windturbine design cost and scaling model (III): Estimación de masas y costes de los componentes del aerogenerador

Para estimar la masa y el coste del aerogenerador del que estamos realizando el diseño preliminar, el modelo del NREL estima las masas y costes de los principales componentes del mismo por separado. Para realizar esta estimación el NREL desarrolla en su modelo de costes unas funciones estadísticas (normalmente potenciales) a partir de los datos que dispone de aerogeneradores.

Estas funciones estadísticas son, para los distintos componentes, funciones potenciales de la potencia nominal y de la masa del aerogenerador (la masa a su vez es función del momento en el eje de baja y del tamaño del aerogenerador, es decir, del diámetro del rotor y de la altura del buje).

Un ejemplo puede verse en la imagen siguiente, que representa el coste de la pala en función del radio del rotor.

Coste de la pala en función de su radio

Fuente: Windturbine design cost and scaling model (NREL)

En este caso, el estudio considera varias configuraciones, (básico o baseline y avanzado o advanced, dependiendo de la calidad del material empleado) según los materiales empleados en las palas; además están representadas las curvas de ajuste facilitadas por las compañías LM Glasfiber y TPI.

Puede observarse que el coste de la pala con materiales avanzados es menor que con materiales básicos. Esto se debe a que los materiales avanzados pesan menos que los básicos, y al considerar el modelo que el coste es proporcional a la masa del componente, éste disminuye.

Tras obtener estas funciones para cada uno de los componentes del aerogenerador, el modelo desarrolla hojas de cálculo en las que las únicas entradas son:

• La potencia nominal del aerogenerador (kW)
• El diámetro del rotor (m)
• La altura del buje (m)
• La velocidad media de giro en el eje de baja (rad/s)
• El AEPnet o producción de energía neta anual (kWh/año)

Además el modelo distingue entre distintas configuraciones para la ubicación del aerogenerador, los materiales de construcción de las palas y la torre, y el tipo de planta de potencia:

• De tierra o marina.
• Con materiales avanzados o básicos para las palas.
• Con materiales avanzados o básicos para la torre.
• Con distintas plantas de potencia: con multiplicadora de una etapa, de tres etapas, multietapa o sin multiplicadora.