Fuente: El Periodico de la Energía
El ingeniero industrial Javier Samanes Pascual (Pamplona, 1990), investigador del Instituto de Smart Cities (ISC) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA), ha diseñado un tipo de convertidor de potencia para turbinas eólicas instaladas en el mar que mejora la eficiencia y la estabilidad de su conexión a la red eléctrica, a la que dichos aerogeneradores vierten la energía producida, tal como recoge su tesis doctoral, defendida en la institución académica.
Esta tecnología, apostando por la redundancia, reduce también los costes de mantenimiento de los equipos de aerogeneradores, que, al tratarse de parques eólicos marinos, necesitan de barcos para estas tareas.
“El convertidor de potencia es el encargado de controlar la potencia eléctrica generada por la máquina, en este caso, el aerogenerador o turbina eólica situado en el mar, y adaptarla a los requisitos de la red eléctrica a la que se vierte la energía generada”, señala en una nota el autor de la tesis doctoral. “Sin embargo, estos equipos tienen limitaciones en cuanto a la corriente máxima que pueden manejar, restricciones introducidas por los semiconductores de los que se componen los convertidores”, explica.
El autor de la investigación recurrió, por ello, al empleo de convertidores de potencia en paralelo. “Al poner varios convertidores en paralelo, se consigue aumentar la corriente que puede manejar el convertidor y así se alcanzan los niveles de corriente requeridos por los aerogeneradores actuales”, afirma Javier Samanes, que forma parte del Grupo de investigación en Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Potencia y Energías Renovables (INGEPER) de la UPNA.
“No hay que olvidar que la potencia de las turbinas eólicas instaladas en el mar, en lo que se denomina energía eólica ‘offshore’, ha crecido de forma sostenida en los últimos años, hasta alcanzar en la actualidad potencias en el rango de entre diez y doce megavatios. Estos niveles de potencia se generan en baja tensión, a 690 voltios, lo que implica grandes niveles de corriente”, destaca.
Además, según este investigador, utilizar convertidores en paralelo ofrece un beneficio adicional: la redundancia. “Si se disponen varios equipos en paralelo, en caso de que uno de ellos falle, se puede continuar operando la turbina a potencia reducida. Esta característica es especialmente importante en la energía eólica ‘offshore’, ya que el mantenimiento es uno de los aspectos que más encarecen el precio de la energía, puesto que se necesitan barcos para dichas tareas”, añade el investigador, cuya tesis doctoral ha sido dirigida por Eugenio Gubía Villabona, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación e investigador del Instituto ISC.
Partiendo de estas premisas, Javier Samanes ha diseñado un convertidor modular de cuatro megavatios, que puede ser colocado en paralelo tantas veces como sea necesario dependiendo de la potencia de la turbina eólica. “Para esta estructura de conversión, he planteado nuevas estrategias de control que permiten afrontar dos de los principales retos actuales de la energía eólica: su integración en redes débiles y la mejora de la eficiencia”, apunta.
Tal como explica, en los inicios de la eólica, los aerogeneradores eran “de menor potencia y se conectaban a redes fuertes de países desarrollados”. “Con el paso del tiempo, el tamaño de los parques eólicos ha ido creciendo y la energía eólica se ha ido instalando en países con redes más débiles, como aquellos en desarrollo o sistemas insulares. Esto ha dado lugar a nuevos retos desde el punto de vista de la estabilidad. Para superarlos, en la tesis, he propuesto dos estrategias de control, que permiten, no sólo mejorar la estabilidad y la respuesta dinámica, sino reducir el coste del equipo, al eliminar componentes pasivos. Cuando se prescinde de estos componentes, también se consiguen reducir las pérdidas, logrando también un sistema más eficiente”, concluye.