Proyecto de optimización del funcionamiento de un parque eólico con aerogeneradores

Abstract

Hoy en día las energías renovables están cobrando cada vez más importancia. Necesitamos fomentar estas fuentes de energía para cumplir con los objetivos establecidos para el año 2030 de vivir en un planeta limpio con emisiones cero. En este proyecto nos hemos centrado en la energía eólica y en los posibles puntos de mejora a realizar en los aerogeneradores para potenciar su rendimiento. Tras realizar un análisis de los aspectos que se podrían optimar tanto de la estructura como en la maquinaria nos hemos centrado en la parte más eléctrica. Se han llevado a cabo dos análisis principales. Por un lado, con el programa “COMSOL Multiphysics” para simular un generador y encontrar su estructura y características idóneas. Por otro lado, se han realizado ensayos en el laboratorio de la universidad de Texas en Austin. Se ha soldado un circuito con varias componentes que convertirán la señal obtenida por el aerogenerador de alterna a continua y de nuevo a alterna antes de inyectarla en la red. Con este circuito se han realizado numerosos ensayos que han mostrado un alto rendimiento. A continuación, se han presentado soluciones propuestas por pequeñas empresas que ya se están instalando para mejorar el rendimiento de nuestros parques eólicos y que deberíamos expandir mundialmente. Finalmente, se ha realizado una comparativa con el mundo eólico americano, en concreto, el de Texas para llegar a la conclusión de que podemos aprender de sus algoritmos de distribución y de su organización energética. En conclusión, todas las simulaciones y los ensayos nos han permitido avanzar en los posibles puntos de mejora de los aerogeneradores con un alto rendimiento sin dejar de cumplir nuestros principales objetivos de salvar nuestro planeta y llegar a cero emisiones.

Nowadays, renewable energies are gaining importance due to the increasing electricity prices and the need of fulfilling our goals for 2030 that include reaching a green planet with zero emissions. During this project we focused on the development of the wind energy. We firstly analysed the different improvements that could be made on a wind turbine not only structural but also on the machinery to later on go deeper into the electrical part. The main analysis consists of two parts. On one hand, we used the program ‘COMSOL Multiphysics’ to simulate a working rotating machine and conclude on the most beneficial structure including several poles and distributed windings. On the other hand, we soldered and built our own circuit in the laboratory of the EER building in the University of Texas at Austin. This circuit included several mountings that were able to convert AC into DC and back to AC before injecting the generated power into the grid. Both parts of the analysis showed high efficiency and simplicity when in comes to including them in the wind turbines. Furthermore, we showed some inventions for the wind farms developed by small companies that should be expanded worldwide as they are highly efficient. Last but not least, a comparison with the American way of treating Eolic energy was made. More precisely we looked into the Texan grid, ERCOT. This allowed us to realize that their algorithm for distribution could be of big advantage for us and also their distribution method, meaning how the consumer gets to choose the energy they want to use. In conclusion, we achieved some very good results on how to improve the efficiency of a wind turbine without leaving our main goals of taking care of our planet and the greenhouse gases aside.