El objetivo del proyecto ha sido el desarrollo de una herramienta computacional, integrada en la nube, capaz de determinar el potencial eólico en zonas urbanas (tanto en tejados y azoteas como también a nivel de suelo) o en entornos construidos.
La aplicación desarrollada consiste en el acoplamiento de procedimientos SIG (Sistemas de Información Geográfico), modelos numéricos de predicción y reanálisis meteorológico, técnicas de fluidodinámica computacional y software analítico para la caracterización del viento en zonas urbanas.
La aplicación está integrada en la nube, su uso es sencillo y tiene un elevado nivel de automatización, de tal forma que un usuario pueda ejecutar la herramienta computacional simplemente eligiendo la zona en la que quiere obtener la caracterización del viento; por tanto, no son necesarios conocimientos previos de simulación numérica ni disponer de recursos computacionales para manejar la aplicación desarrollada.
Una vez que el usuario elige un emplazamiento, se utiliza el modelo meteorológico de mesoescala WRF (Weather Research & Forecasting Model) para realizar un reanálisis meteorológico a lo largo de un año, centrado en esta localización. WRF es un software de código abierto, ampliamente utilizado para predicción meteorológica e investigación de fenómenos atmosféricos. Su resolución máxima (~ 1km) no es suficiente para estudiar el viento local en zonas urbanas. Así pues, los resultados obtenidos mediante el reanálisis se tratan estadísticamente (con software desarrollado ad-hoc) para determinar los eventos típicos (velocidad del viento y dirección) que caracterizan el viento en el emplazamiento elegido.
En paralelo, se ejecuta una aplicación basada en técnicas SIG, capaz de construir un modelo 3D de la geometría del emplazamiento que el usuario ha elegido. Esta aplicación utiliza fuentes de información públicas y software de código abierto como QGIS y Meshlab. (**Este módulo de la herramienta está actualmente en desarrollo y funciona únicamente para España; para otros países sería necesario como input a la herramienta un modelo 3D de la zona de interés**).
A continuación, se generan las mallas computacionales requeridas para simular los eventos seleccionados con el programa SnappyHexMesh (SHM), un generador de mallas computacionales de código abierto. Para ello, SHM utiliza como datos de entrada el modelo 3D de la geometría local generado previamente y las direcciones de los eventos seleccionados (con el fin de orientar cada una de las mallas computacionales).
El siguiente paso es la simulación fluidodinámica (CFD) empleando la suite de código abierto OpenFOAM. Mediante este software, se resuelve el flujo de aire de forma detallada en el entorno elegido (con una resolución aproximada de 1.5 m) para todos los eventos seleccionados previamente. Como datos de entrada para OpenFOAM se utilizan las mallas computacionales generadas y un perfil de velocidades del viento (en función de la altura) calculado a partir de los resultados obtenidos con WRF para cada evento.
Finalmente, los resultados obtenidos se tratan estadísticamente con el fin de obtener la rosa de los vientos y los parámetros de Weibull característicos del viento en tejados y azoteas. Además, se obtienen imágenes en diferentes planos de contornos de la velocidad y de los parámetros de Weibull calculados. Para ello se ha desarrollado software ad-hoc, utilizando el lenguaje de programación Python, así como Paraview, una aplicación de código abierto para el análisis de datos y visualización de resultados.
La mayor parte de este proceso se ha automatizado, con el fin que el usuario de la aplicación únicamente seleccione el emplazamiento y obtenga como resultado un informe con los resultados más relevantes en la zona seleccionada.