Regulación y operación de turbinas eólicas en condiciones marítimas

Abstract

En la actualidad, las energías renovables y entre ellas la energía eólica genera un gran impacto positivo en el medioambiente. Las energías renovables consiguen producir energía sin generar gases de efecto invernadero y, por tanto, contribuir a la reducción del calentamiento global. El trabajo tiene como objetivo modelar una turbina eólica marina, así como, llevar a cabo simulaciones de la regulación de la misma para optimizar la potencia extraída en todo el rango de velocidades. Adicionalmente, se simulan las secuencias básicas de funcionamiento de un aerogenerador como son el arranque, la parada normal y la parada de emergencia por pérdida de red. Para la realización de las simulaciones se ha seguido la guía de certificación de aerogeneradores offshore de GL (Germanisher Lloyd) donde vienen recogidos todos los requisitos necesarios para poder certificar una turbina eólica marina, así como de los casos de simulación necesarios para evaluar las cargas que soporta esta turbina. Gracias a la mencionada guía de certificación se ha comprobado que la turbina responde satisfactoriamente a todos los escenarios de viento que se pueden encontrar en el mar. Para el logro de los resultados se han realizado las simulaciones de los casos de carga en el prototipo de turbina eólica modelada y con los reguladores definidos para los sistemas de control de la misma. En definitiva, se puede garantizar que el sistema de control está optimizando la potencia extraída en todas las condiciones posibles, e igualmente asegurar que la turbina está preparada para realizar arranques, paradas normales y paradas de emergencia con total seguridad.

Nowadays, renewable energies, including wind energy, have a great positive impact on the environment. Renewable energies are able to produce energy without generating greenhouse gases and, therefore, contribute to the reduction of global warming. The aim of this work is to model an offshore wind turbine, as well as to carry out simulations of its regulation in order to optimize the extracted power in the whole speed range. Additionally, the basic operating sequences of a wind turbine such as start-up, normal shutdown and emergency shutdown due to grid loss are simulated. In order to carry out the simulations, the GL (Germanisher Lloyd) offshore wind turbine certification guide has been followed, where all the necessary requirements to certify an offshore wind turbine are included, as well as the necessary simulation cases to evaluate the loads supported by this turbine. Thanks to the aforementioned certification guide, it has been verified that the turbine responds satisfactorily to all wind scenarios that can be found at sea. To achieve the results, load case simulations have been carried out on the modeled wind turbine prototype and with the controllers defined for its control systems. In short, it can be guaranteed that the control system is optimizing the extracted power in all possible conditions, and also ensure that the turbine is prepared to perform starts, normal stops and emergency stops with total safety.