Statistical downscaling of surface wind field and wind energy over a complex terrain area

Abstract

This work pursues two main objectives. One of them is the evaluation of the relation between wind and wind power. The second objective is the analysis of the coupled variability between the regional surface wind field and wind power production in the northeast of the Iberian Peninsula and the large scale circulation over the North Atlantic and Mediterranean areas. The results obtained in the first part of the work evidence a linear relationship between wind and wind power that supports the exploration of dependencies of both variables with the large scale circulation in the second part of the text. [RESUMEN] El objetivo fundamental de esta tesis es profundizar en la comprensión de la variabilidad regional del campo de viento en superficie y de la potencia eólicas como proporcionar una estimación de la incertidumbre que acompaña al método de downscaling estadístico aplicado. La región de estudio, la Comunidad Foral de Navarra al noreste de la península ibérica, presenta una considerable complejidad orográfica. Esta particularidad del área de estudio constituye un marco idóneo para explorar la habilidad de técnicas de downscaling estadístico en reproducir la variabilidad observada a escalas espaciales locales y/o regionales. Los datos observacionales del campo de viento que se utilizan en las distintas metodologías en el periodo comprendido entre 1992 y 2005 proceden de 29 estaciones meteorológicas distribuidas por toda la región de Navarra. El objetivo principal puede a su vez desgranarse en dos objetivos parciales. El primero de ellos persigue explorar la relación existente entre el viento y la potencia producida en varios parques eólicos por su implicación en las estimaciones de potencia eólica a través de metodologías clásicas, cuyas fuentes de error fundamentales son analizadas durante este proceso. El segundo objetivo parcial de esta tesis consiste en identificar cuales son los forzamientos procedentes de la circulación atmosférica a gran escala responsables de las variaciones del viento en superficie y de la potencia eólica a escala regional. Ambos objetivos parciales están ligados a través del análisis de la variabilidad de la potencia eólica y su dependencia con la circulación a gran escala. Este tipo de exploración se enmarca en el contexto de los llamados estudios de impacto y su aplicación en esta tesis se basa en la relación lineal entre el viento y la potencia eólica reflejada en la primera parte del trabajo.