Tesis ganadora sobre el sistema de control de aerogeneradores
2003/12/01 Atxotegi Alegria, Uhaina - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria
El trabajo de Haritza Camblong ha ganado con 480 votos el primer concurso de tesis organizado por el portal Basque Research. Segundo de la lista M. Aranzazu de Zarraga ha sido química con 288 votos. El tercer premio ha recaído en la tesis sobre materiales de Pello Uranga Zuaznabar, con 273 votos.
Un total de 35 personas han participado en el concurso de tesis y los temas han sido diversos: química, materiales, genética, ingeniería, medio ambiente, energía, física, medicina, pesca, acústica, informática... Sin embargo, la mayoría de las investigaciones se han centrado en la energía y la ingeniería.
Mayor control de los aerogeneradores
El roble Camblong ha realizado su tesis en tres universidades: En la Escuela Politécnica Superior de Mondragon Unibertsitatea, en la Escuela de Burdeos de ENSAM y en la Universidad ESTIA de Bidarte. El trabajo ha finalizado y será defendido ante el jurado el 18 de diciembre. Título de la tesis: Reducción del impacto de perturbaciones eólicas en la generación de electricidad mediante aerogeneradores de velocidad variable.
Las investigaciones llevadas a cabo por Haritza se han centrado en la mejora del sistema de control de los aerogeneradores. En concreto, ha trabajado con aerogeneradores de velocidad variable, cada vez más utilizados en comparación con los fijos, entre los que se encuentra el sistema de control pitch para modificar la inclinación de las palas del aerogenerador. El objetivo de la tesis ha sido diseñar leyes de control para estos aerogeneradores.
Según el ingeniero Haritza Camblong, la energía eólica se está desarrollando de forma espectacular en los últimos años debido principalmente a los efectos nocivos sobre el medio ambiente de las fuentes de energía tradicionales y a los últimos avances en aerogeneradores.
Y es que la energía eólica tiene grandes ventajas: es limpia y renovable y, como el viento sopla por todas partes, está muy extendida. Sin embargo, también tiene aspectos menos positivos: no es continuo (a veces no hay viento) y es difícil de acumular. Por otro lado, hay que tener en cuenta la erosión, el daño a la fauna y a la flora o el terreno afectado por la construcción de aerogeneradores. Y su impacto en el paisaje.
El impacto no sólo afecta al paisaje. La energía eólica incide cada vez más en la red eléctrica. De hecho, en zonas con mucho viento, una parte cada vez mayor de la potencia de la red eléctrica proviene de los generadores eólicos. Esto genera grandes perturbaciones en la red eléctrica que es necesario controlar.
Para poder llevar a cabo estos cambios, Camblong considera imprescindible un control más cercano de los generadores eólicos. Este control, además, debe realizarse teniendo en cuenta la totalidad del generador eólico, es decir, las perturbaciones producidas por el viento.
Y ese ha sido el núcleo de la tesis realizada en Camblong. Diseñar las leyes de control de los aerogeneradores de velocidad variable y sistema de control pitch, incluyendo la perturbación producida por el viento. Para el diseño de estos sistemas, además de tener en cuenta las perturbaciones del viento, ha considerado otros cuatro criterios de optimización: calidad de la energía eléctrica generada, rendimiento energético, mejora de la solidez de las leyes de control y reducción de las cargas de acoplamiento mecánico entre la turbina y el generador.
Presenta modelos de simulación
El roble Camblong ha presentado en su tesis el modelo de simulación de un aerogenerador de velocidad variable y sistema de control pitch, analizando principalmente el comportamiento del viento y la turbina. Esta simulación ha sido contrastada con los datos reales de un aerogenerador de 180 kW y la información aparecida en varias revistas.
El análisis se ha realizado teniendo en cuenta las tres zonas de funcionamiento de los aerogeneradores, con vientos de media velocidad, fuertes o muy fuertes. Además de que el control del aerogenerador en estas tres zonas es diferente, la potencia eléctrica generada por el aerogenerador no es directamente proporcional a la velocidad del viento. Por tanto, el sistema no es lineal y no puede representarse mediante funciones o modelos simples.
Para analizar los comportamientos de este sistema no lineal, a partir del modelo de simulación, Haritza ha obtenido modelos lineales para diferentes puntos de funcionamiento. En consecuencia, ha podido diseñar reguladores numéricos robustos para cada área de funcionamiento. Finalmente, el investigador ha probado estas leyes de control en un modelo de simulación no lineal.
Para el roble, los modelos de simulación son útiles para el estudio de leyes de control, pero conviene probar estas leyes en un banco de ensayos antes de integrarse en un generador eólico real. Así, ha probado el generador simulado en un banco de 15 kW y ha realizado una serie de ensayos experimentales.
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en simulaciones y bancos de ensayo, el estudio del Roble concluye que mediante leyes de control avanzadas se puede mejorar el comportamiento de los generadores eólicos.
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