Aeroxeradores e televisión dixital terrestre

2014/06/01 Itziar Angulo Pita - UPV/EHUko Bilboko Ingeniaritza Eskolako irakaslea Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Teknologia

Teñen algo que ver os parques eólicos e a televisión?

Hai dez anos, tras a instalación de trinta aeroxeradores no monte Oiz, comezaron a ter problemas paira ver a televisión na zona de Markina. Nese momento, o sinal analóxico transmitíase por dous emisores situados na cima. Os efectos neste sinal eran evidentes: a imaxe estaba dobrada, chea de interferencias e as fluctuaciones do brillo eran molestas paira a vista.

Que pasaba entón? Os parques eólicos producen una serie de efectos sobre os sinais electromagnéticos e, nalgúns casos, os servizos de telecomunicacións que se ofrecen na contorna poden sufrir una degradación da calidade. É dicir, os aeroxeradores dispersan o sinal electromagnético que lles chega en todas as direccións. Ademais, ao moverse paira xerar enerxía, o sinal que se dispersa é variable. Por iso, as características dos sinais difusos dependen de múltiples factores, algúns fixos, como a distancia entre o transmisor e o receptor, o tamaño e os materiais dos aeroxeradores, e outros variables en relación ao tempo, como a velocidade de rotación dos brazos ou a orientación do rotor. Cando se combina o sinal principal co sinal disperso, pode producirse una interferencia.

Afortunadamente, o problema de Oiz solucionouse con novas antenas. Con todo, desde entón abriuse un longo camiño de investigación. É dicir, por unha banda estaba pendente determinar a posible incidencia dos parques eólicos na televisión dixital. Doutra banda, paira poder prever posibles degradacións en casos similares aos actuais, necesitábase un modelo matemático que describise as características da propagación do sinal.

A influencia dos parques eólicos na televisión dixital terrestre

A televisión dixital achegounos moitos beneficios fronte á televisión analóxica: máis canles, imaxes máis limpas, son de maior calidade e menos interferencias, por exemplo. Ademais, a televisión dixital necesita menos potencia que una transmisión analóxica paira recibir una bo sinal. Con todo, non pode soportar nada. Por iso, mediante unha avaliación empírica, analizamos si na TDT había una degradación da recepción causada por un parque eólico e, no seu caso, a súa contía.

En primeiro lugar, hai que ter en conta as características da canle de difusión. Dependendo da posición relativa entre o transmisor-turbina-receptor, distínguense dúas zonas de influencia. Nun deles, denominado forward scattering, o transmisor, o aeroxerador e o receptor sitúanse practicamente na mesma liña. En consecuencia, do mesmo xeito que ocorre coa luz, o receptor sitúase na sombra electromagnética, nunha zona de baixa intensidade. No backscattering, o despregamento segue un modelo multirecorrido. Dito doutro xeito: ademais do sinal principal, un receptor recibe sinais de eco de cada aeroxerador, cuxo comportamento será variable con respecto ao tempo debido ao movemento de rotación dos brazos.

Concretamente, analizouse o sistema DVB-T, utilizado actualmente paira a transmisión. Paira iso, realizamos medicións uns días na zona de Oiz. Mediante equipos especializados e tratamento de sinal de laboratorio, medimos os limiares de recepción do sistema en diferentes situacións. O portal de recepción é a relación máis baixa entre o sinal a transmitir e as amplitudes dos sinais de ruído necesarias paira a xeración de imaxes e sons na televisión. Concluíuse que, en comparación cos portais de acollida que se reciben en situacións sen parque eólico, as condicións máis difíciles de acollida danse na zona de backsckattering. Ademais, tivemos a oportunidade de demostrar que as incorporacións dos portais de recepción que preceden a un parque eólico dependen da intensidade e da variabilidade temporal dos sinais dispersos. Na zona de forward scattering non se detectaron efectos significativos.

Estes resultados pon de manifesto que un parque eólico pode afectar á recepción do sistema DVB-T. Con todo, esta situación non será a habitual e só se producirá en determinadas condicións.

Descrición da propagación do sinal

Aínda que os casos de interferencia son escasos, se xorden problemas, as solucións adoitan ser caras e complexas. Por tanto, é preferible prever posibles degradacións nos servizos enviados. Por tanto, propúxose un novo modelo de canle que describe o despregamento habitual ao redor dun parque eólico.

O modelo de canle consta de catro compoñentes:

- Número de sinais con percorridos múltiples, é dicir, número de aeroxeradores que compoñen o parque eólico.

- Atraso en cada sinal multicanal. Paira coñecer o atraso calcúlase a diferenza entre as distancias do percorrido directo (transmisor-receptor) e o indirecto (transmisor-turbina-receptor).

- Amplitude de cada sinal multirecorrido, é dicir, a potencia media do sinal disperso medida no receptor. A descrición do proceso de dispersión do sinal realízase mediante modelos de dispersión. Estes modelos explican a dispersión en todas as direccións do sinal que ataca ao aeroxerador.

Os modelos clásicos de dispersión só indican o sinal disperso polas pas, polo que non terán en conta o sinal disperso pola torre nin a variabilidade temporal debida ao movemento de rotación dos brazos. Ademais, grazas ás medicións realizadas na zona de Oiz, comprobamos que estes modelos clásicos de dispersión non se adaptan ben aos sinais reais. Por iso, propúxose un novo modelo de dispersión baseado no sinal disperso pola torre do aeroxerador. De feito, segundo simulacións realizadas a través do computador, ao ser a torre metálica (a diferenza dos brazos), é a propia torre a que dispersa a maior parte do sinal.

- Espectro Doppler de cada sinal multirecorrido. O espectro Doppler permite coñecer a natureza dun comportamento variable respecto ao tempo do sinal.

Una vez procesadas os sinais medidos, expomos uns espectros Doppler paira o modelo de canle. Concretamente eliximos tres espectros Doppler, cada un dos cales representaba una situación diferente en canto á variabilidade temporal: alta, media e baixa.

En resumo, este modelo de canle adáptase ás condicións propias de todos os casos obxecto de estudo, considerando, entre outros, a posición relativa entre transmisor-turbina-receptor, o tamaño do aeroxerador, a velocidade máxima de rotación das pas, as características do transmisor e da antena do receptor, así como a frecuencia.

Tentando evitar problemas entre os aeroxeradores e a televisión dixital

Os resultados obtidos neste traballo permitiron dar resposta ás demandas de investigación expostas pola Unión Internacional de Telecomunicacións desde a detección dos primeiros casos. A Unión Internacional de Telecomunicacións (UIT en inglés) é una organización especializada dependente da Organización das Nacións Unidas que coordina redes e servizos de telecomunicacións. Paira iso, publica recomendacións internacionais que non son de obrigado cumprimento.

Antes do inicio deste estudo estaba vixente a recomendación ITU-R BT.805 sobre televisión e aeroxeradores. Nesta recomendación só se analiza a televisión analóxica e paira prever o posible impacto só se ten en conta una turbina, é dicir, non se pode calcular o efecto conxunto dun parque composto por varios aeroxeradores.

En 2011 abriuse una nova recomendación denominada ITU-R BT.1893. Esta nova recomendación céntrase na televisión dixital. A recomendación toma como referencia as conclusións deste estudo sobre a calidade da televisión dixital.

Con todo, a nova recomendación tamén ten certas limitacións. Por exemplo, o modelo de dispersión que describe non se corresponde cos sinais medidos e, do mesmo xeito que ocorre coa ITU-R bt.805, representa o sinal disperso por un só aeroxerador. Por tanto, tendo en conta que o modelo de canle proposta corrixe estas deficiencias, seguiremos esforzándonos por mellorar a regulación internacional e evitar así os problemas que poidan xurdir entre os aeroxeradores e as telecomunicacións.

Bibliografía

Agradecemento

Este traballo de investigación contou co financiamento parcial do Ministerio de Economía e Competitividade (TEC2012-32370), do Goberno Vasco (programa de axudas Saiotek) e da Universidade do País Vasco (convocatoria paira a contratación da especialización de investigadores doutores).