Desarrollo de un sistema de control para modificar el perfil aerodinámico de las aspas de generadores eólicos

PROYECTO APROBADO PARA EL CEMIE-EÓLICO

PROYECTO NÚMERO P22

1. Título

Desarrollo de un sistema de control para modificar el perfil aerodinámico de las aspas de generadores eólicos.

2. Tipo de proyecto

Innovación y desarrollo tecnológico.

3. Instituciones y empresas participantes

Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ)

Número de RENIECYT: 1026

Dirección: Dirección Legal: Cerro de las Campanas S/N , Col. Las Campanas.

Querétaro, Qro.

4. Líder técnico

Juan Carlos A. Jáuregui Correa

CVU: 7207

Grado máximo: Doctor

Miembro del S.N.I. = SI-N3

Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ)

Perfil.- Tiene más de 30 años de experiencia. Es miembro del S.N.I; desde el año 2003 tiene el Nivel III. Pertenece a la Academia de Ingeniería en donde fue Presidente de la Especialidad de Ingeniería Mecánica.

Estudios: UNAM, U-Wisconsin.

5. Líder administrativo

Dr. Juan Carlos A. Jáuregui Correa

6. Principales participantes del equipo de trabajo

Juan Carlos A. Jáuregui Correa

CVU: 7207

Grado máximo: Doctor

Miembro del S.N.I. = SI-N3

Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ)

Perfil.- Tiene más de 30 años de experiencia. Es miembro del S.N.I; desde el año 2003 tiene el Nivel III. Pertenece a la Academia de Ingeniería en donde fue Presidente de la Especialidad de Ingeniería Mecánica.

Estudios: UNAM, U-Wisconsin.

P22-1

PROYECTO APROBADO PARA EL CEMIE-EÓLICO

Manuel Toledano Ayala

CVU: 162078

Grado máximo: Doctor

Miembro del S.N.I. = SI-NC

Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ)

Perfil.- Obtuvo el primer lugar en el "V Premio Santander a la Innovación Empresarial". Mención Honorífica en su Doctorado. Fue finalista en el Desafío INTEL América latina".

Estudios: Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ)

Roberto Valentín Carrillo Serrano

CVU: 208853

Grado máximo: Doctor

Miembro del S.N.I. = SI-N1

Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ)

Perfil.- Es miembro del S.N.I. Nivel 1.

Estudios: Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ)

Juvenal Rodríguez Reséndiz

CVU: 218792

Grado máximo: Doctor

Miembro del S.N.I. = SI-N1

Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ)

Perfil.- Es miembro del S.N.I. Nivel 1. Obtuvo el tercer lugar en la international Minirobotic Competition.

Estudios: Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ), West Virginia

Jesús Alejandro Franco Piña

CVU: 331993

Grado máximo: Doctor

Miembro del S.N.I. = NO

Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ)

Perfil.- Titulado con mención de Honor. Promedio 92.88. Ha desarrollado sistemas de control para pequeños aerogeneradores.

Estudios: IT-QRO., Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ).

7. Antecedentes

En la actualidad, mientras que la producción energética basada en la quema de carbón y petróleo se está enfrentando a diversos obstáculos, tales como el control de la contaminación y el agotamiento de los recursos naturales, han provocado que el resurgimiento de la energía eólica sea una consecuencia casi inevitable. El costo de la energía del viento se ha reducido hasta el punto en el que hay lugares que el precio de la energía eólica comienza a ser competitiva con las fuentes convencionales de energía (Hau, 2006).

En la actualidad el 85% de las emisiones de gases de efecto invernadero en todo el mundo se obtienen mediante el sector energético tradicional (Evrendilek y Ertekin, 2003). Dado que el aumento de la contaminación del medio ambiente se determina en función del incremento de la generación de energía y el consumo, estos dos aspectos deben ser tomados en consideración al establecer las medidas adecuadas que permitan la reducción de dichos gases.

Aunque, tecnológicamente, los sistemas de conversión de energía eólica han evolucionado fuertemente, aún no se ha logrado obtener sistemas cercanos a los ideales, esto, debido a la variabilidad y al comportamiento no lineal de su fuente motriz, el viento, no obstante se han desarrollado, diferentes estrategias de control de la potencia que tienen como objetivo aprovechar al máximo el potencial energético del viento. P22-2

PROYECTO APROBADO PARA EL CEMIE-EÓLICO

El uso de energía eólica como una posibilidad de energía alternativa ha cobrado una gran importancia en todo el mundo debido a las características y beneficios que provee, considerándola como una de las alternativas de energía que otorgan solución ya sea en aplicaciones aisladas como el uso doméstico o agrícola (Lund, 2008), o bien en los aerogeneradores de elevadas potencias que abastecen zonas urbanas.

Aerogeneradores Modernos

Un aerogenerador o turbina eólica es una máquina que convierte la energía eólica en energía eléctrica, por lo tanto la energía máxima no sólo depende de los límites de la máquina, sino también de la velocidad del viento, por lo cual, es importante diferenciar claramente una turbina de viento y un molino de viento. Como se mencionó anteriormente, las turbinas eólicas convierten la energía del viento en energía eléctrica, por otro lado, los molinos de viento convierten la fuerza del viento en energía mecánica. La electricidad generada por turbinas de viento se utiliza para cargar circuitos de batería, sistemas de energía residencial, sistemas de distribución, etc.

El futuro de ésta tecnología está relacionado con el diseño confiable, seguro y económico de las aspas de la turbina y los sistemas de control los cuales garantizar la operación totalmente automática. Una turbina de viento debe ser capaz de generar electricidad adecuadamente a diferentes velocidades de viento, por lo cual se han desarrollado diferentes estrategias de control de la potencia que tienen como objetivo aprovechar al máximo el potencial energético del viento para producir energía eléctrica (Jamal et al., 2007).

Las turbinas eólicas tienen tres regiones principales de operación, como se muestra en la figura 1. Una turbina frenada o una turbina que está puesta en marcha se considera que operan en la región 1.

Figura 1. Regiones de operación de una turbina eólica.

El uso de estrategias de control modernos no suelen ser críticos en la región 1, donde el control de la velocidad del viento se realiza para determinar si se encuentra dentro de las especificaciones de P22-3

PROYECTO APROBADO PARA EL CEMIE-EÓLICO

operación de la turbina y, si es así, las rutinas necesarias para poner en marcha la turbina

...