Subsistema de apoyo a generación de un aerogenerador offshore

Abstract

Para una determinada posición de un aerogenerador, la producción de energía eléctrica del mismo depende de las condiciones del viento. Por tanto, poder adaptar el aerogenerador a las condiciones del viento permite aprovechar más eficientemente la energía eólica disponible. Esta adaptación la provee el llamado subsistema de apoyo a generación, el cual se diseñará en este proyecto en el marco de un aerogenerador offshore o marino. La adaptación del aerogenerador a las condiciones del viento consiste en la variación del perfil aerodinámico del mismo, ie., cómo el viento afecta al giro de las palas del aerogenerador y, eventualmente, a la producción de energía eléctrica. El perfil aerodinámico puede cambiarse de dos formas:

· Variación del ángulo de paso de las palas. Mediante la rotación de las palas alrededor de su eje longitudinal, se varía el ángulo de paso de su perfil respecto a la dirección de la corriente de viento incidente, consecuentemente cambiando la resistencia aerodinámica que ofrecen las palas al giro. El sistema encargado de esta variación es el sistema de paso.

· Cambio de orientación del rotor aerodinámico. Los aerogeneradores están diseñados de tal forma que el máximo aprovechamiento de la energía eólica se de con el viento incidiendo de frente, i.e., con el viento atravesando transversalmente el perfil circular que forman las palas. Así, el sistema de orientación es el encargado de orientar el aerogenerador respecto al viento.

Las soluciones tecnológicas empleadas en los dos sistemas anteriores son los accionamientos eléctricos. Un accionamiento eléctrico se compone de un motor eléctrico, una reductora y un variador de frecuencia. Para la correcta integración y funcionamiento de los accionamientos necesarios, han de determinarse adecuadamente la alimentación, protección y conexionado de los mismos. Todo lo anteriormente explicado es lo que compone el subsistema de apoyo a generación a dimensionar.For a given position of a wind turbine, its electrical energy production depends on wind conditions. Therefore, being able to adapt the wind turbine to wind conditions allows for more efficient utilization of the available wind energy. This adaptation is provided by the so-called generation support subsystem, which will be designed in this project within the project of an offshore wind turbine. Adapting the wind turbine to wind conditions involves varying its aerodynamic profile, i.e., how the wind affects the rotation of the wind turbine blades and eventually, the production of electrical energy. The aerodynamic profile can be changed in two ways:

· Variation of the blade pitch angle: by rotating the blades around their longitudinal axis, the pitch angle of their profile relative to the direction of the incident wind current is varied, consequently changing the aerodynamic resistance the blades offer to spin. The system responsible for this variation is the pitch system.

· Change of the aerodynamic rotor orientation: wind turbines are designed to maximize wind energy utilization when the wind strikes head-on, i.e., with the wind crossing transversely through the circular profile formed by the blades. Thus, the orientation system is responsible for orienting the wind turbine relative to the wind.

The technological solutions employed in the two previous systems are electric drives. An electric drive consists of an electric motor, a reducer gearbox, and a frequency converter. For the correct integration and operation of the necessary drives, their power supply, protection, and connection must be adequately determined.

All the aforementioned components make up the generation support subsystem to be dimensioned.