Desarrollan un sistema que mejora la energía producida por pequeños aerogeneradores

Un equipo de investigación de la Universidad de Huelva ha desarrollado un sistema que configura los aerogeneradores en función de las condiciones de viento para optimizar la capacidad en la producción eléctrica. El estudio diseña y pone en funcionamiento la integración eficaz de las turbinas en los sistemas de energía que mejoran el rendimiento y la fiabilidad de la potencia eólica.

El equipo de la Universidad de Huelva Reyes Sánchez responsable del artículo.

El trabajo realizado se enfoca hacia la configuración de los componentes fundamentales para lograr una mayor eficiencia y operatividad de los sistemas de energía eólica. Los expertos explican en el artículo ‘A modular IGBT power stack − based and open hardware framework for small wind turbines assessment’, publicado en la revista Sustainable Energy Technologies and Assessments cómo han ajustado sus configuraciones y características para mejorar el rendimiento general del modelo al mismo tiempo que crean un escenario para el desarrollo de pruebas de aerogeneradores pequeños que podrá servir a la comunidad científica en sus estudios.

Tanto la información como la base de ensayos están disponibles para su uso por la comunidad científica.

Además, esta plataforma experimental permite caracterizar aerogeneradores hasta una potencia de 15 kilovatios, con posibilidad de escalar a potencias superiores. “Hemos creado una base de experimentación general y de fácil construcción que ha demostrado su eficacia como instrumento para analizar y comprender el rendimiento de los aerogeneradores en diversas condiciones de viento”, indica a la Fundación Descubre la investigadora de la Universidad de Huelva Reyes Sánchez, autora del artículo.

Equipo de investigación de la Universidad de Huelva

Los expertos han analizado así, por primera vez, el marco teórico generando los datos en distintos escenarios ambientales para poder adecuar su funcionamiento a las condiciones concretas de uso y maximizar la eficacia. Al mismo tiempo, lo han aplicado en un entorno real, en una plataforma experimental compuesta por el ventilador industrial variable utilizado para generar viento, el rectificador, el convertidor elevador, el controlador y la batería. Esta propuesta es adaptable y reproducible en cualquier escenario posible. Tanto la información como la base de ensayos están disponibles para su uso por la comunidad científica.

Configuraciones más ventajosas

Las turbinas eólicas están diseñadas con grandes palas aerodinámicas en un rotor que gira cuando el viento las empuja. Este movimiento se transmite a través del eje hacia la nacelle, la carcasa que se encuentra en la parte superior, donde se conecta a un generador síncrono de imanes permanentes (PMSG), que produce el campo magnético necesario para la producción de electricidad.

La propuesta es adaptable y reproducible en cualquier escenario posible.

La electricidad generada inicialmente es de frecuencia variable debido a las fluctuaciones en la velocidad del viento. Por lo tanto, pasa por sistemas de control y acondicionamiento que regulan la frecuencia y la calidad de la electricidad producida para que sea compatible con la red eléctrica o para uso local.

Los expertos han analizado el sistema completo de conversión de energía eólica (WECS), que incluye todos los elementos necesarios para capturar la energía del viento y convertirla en electricidad utilizable. Entre ellos, la turbina eólica (palas, rotor, eje), el generador, la caja de engranajes, los sistemas de control y de conversión de potencia y las estructuras de soporte como la torre y la nacelle.

La plataforma experimental permite caracterizar aerogeneradores hasta una potencia de 15 kilovatios. Imagen:
https://flic.kr/p/4iuRRN.

El estudio ha investigado la influencia de las velocidades variables del viento y de las de rotación representándolas mediante gráficas y ecuaciones polinómicas. Así, ilustran de manera efectiva la respuesta del sistema ante diferentes condiciones. Este análisis supone un avance considerable para la integración de los generadores de turbinas eólicas en los sistemas de energía eléctrica.

Los expertos continúan sus estudios enfocados a la optimización de los sistemas de energía renovable con el objetivo de que su implantación en edificios sea más accesible para la ciudadanía y las empresas.

Los trabajos se han financiado mediante el proyecto ‘Sistema de control integral para optimizar la demanda energética de microrredes’ del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.

Referencias

Jesus Clavijo-Camacho, Gabriel Gomez-Ruiz, Francisco J. Ruiz-Rodriguez y Reyes Sanchez-Herrera. ‘A modular IGBT power stack − based and open hardware framework for small wind turbines assessment’. Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2024.

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