Modelado de Pequeños Generadores Eólicos

GINA IDARRAGA; ANDRÉS ROMERO; MARTINEZ, MAXIMILIANO; RIQUELME, JESÚS; CARLO LABRIOLA; BRUNO LÓPEZ; GASTON SUVIRE; SERGIO RIVERA; VÁZQUEZ, ERNESTO; RENE GALINDO; JAVIER ROSERO; LUIS CARLOS PÉREZ GUZMÁN; ÁNGEL MANUEL SÁNCHEZ; ANDRÉS FELIPE ESTEBAN BAUTISTA; ÁLVARO ZAMBRANO PINTO

Integración y Análisis de pequeñas turbinas eólicas en entornos urbanos

Universidad Autónoma de Nuevo León

Lugar: Monterrey; Año: 2023; p. 55 - 95

Este libro es un producto de la Red Iberoamericana para el desarrollo y la integración de pequeños aerogeneradores eólicos, la cual tiene entre sus objetivos apoyar la escritura y diseño de normativas, regulaciones y políticas de incentivo adaptables a los países iberoamericanos, las cuales sirvan para promover Pequeñas y Medianas Empresas (PYMES) fabricantes de micro aerogeneradores, y así acelerar su aprovechamiento en las redes eléctricas. Así mismo, el propósito es apoyar proyectos de investigación consorciados para desarrollar métodos analíticos, procedimientos de ensayo, software, modelos eléctricos, etc., que permitan simular y estudiar los impactos de la generación micro-eolica en Iberoamérica.La red MICROEOLO (718RT0564), se creó en 2018 bajo el auspicio del Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (CYTED). Esta red está formada por 17 grupos de investigación, con más de 100 integrantes de 12 diferentes países de Iberoamérica.El objetivo actual de esta red es, crear un espacio formal para fomentar el desarrollo y la investigación en generación de electricidad a pequeña escala, empleando el recurso eólico, renovable y gratuito. A partir de la experiencia previa de los grupos se ha trabajado en cuatro áreas principales de investigación: modelado del viento en entorno urbano, desarrollo de prototipos de microturbinas eólicas, análisis de impactos de la penetración de generación renovable distribuida en la red eléctrica y diseño de políticas energéticas en países de Iberoamérica. Fruto de esta labor a largo de estos últimos años se han desarrollado multitud de cursos, workshops y ponencias que han permitido despertar el interés de la generación mini eólica en el mercado del autoconsumo. Este libro sintetiza parte de la labor realizada, pero evidentemente no la contiene en su totalidad, pues el libro no alcanza a recoger los lazos de colaboración que se han establecido entre los distintos grupos, ni todos los participantes que han colaborado durante estos 4 años en el establecimiento de la red. Entre ellos se pueden mencionar Susana Prado, Santiago Torres, Eduin García, David Romero Quete, Cristobal Samudio Carter, Wilfredo Flores, Andrea Pinzon, Juan Carlos Agotegaray, Gabriel Usera y Martin Draper, que con su estimable colaboración han permitido el nacimiento y desarrollo de la red y que forman parte del futuro de la misma. En los últimos años se ha producido un auge importante de la generación distribuida de electricidad a pequeña escala, orientada al autoconsumo, principalmente de carácter fotovoltaico. No obstante, en sitios donde la irradiación solar es baja o como complemento a la generación fotovoltaica, la generación mini eólica empieza a despegar, aunque al día de hoy la inversión inicial en una instalación mini eólica es más elevada que en una fotovoltaica. Los retos actuales son importantes, como son el aumento de la eficiencia de las turbinas, el desarrollo de software que permita a los instaladores y los clientes conocer el potencial eólico de su instalación, y la reducción de los costes de instalación, por mencionar algunos. Por tanto, lo realizado hasta la fecha no es el fin de una actividad sino el inicio y la base de lo que está por venir, pues los retos son importantes. Por ello como grupo, confiamos en que las alianzas establecidas durante estos años continúen dando sus frutos, desarrollando de esta manera acciones conjuntas que propicien que la generación mini eólica, dentro del contexto del autoconsumo, sea cada vez más importante en la sociedad actual.Este primer capítulo describe, a grandes rasgos, el contenido del libro, los colaboradores y apoyos recibidos para realizarlo. El segundo capítulo presenta las microturbinas eólicas para ambientes urbanos, desarrollando los detalles requeridos para comprar e instalar una turbina eólica. Se describen los aspectos necesarios para seleccionar y dimensionar la turbina en correspondencia con el recurso eólico disponible en el lugar de instalación. En el tercer capítulo se aborda la revisión del estado del arte en el estudio del campo de velocidad de viento en entornos urbanos, con el objetivo específico de evaluar el potencial de generación de energía a partir del recursoeólico. El cuarto capitulo se expone el modelado de diferentes sistemas de generación para pequeños generadores eólicos. En dicho capitulo se clarifican lo modelos del sistema eléctrico, electrónico y de control. Se describen las diferentes partes para el modelado de una pequeña turbina eólica. Se presenta el modelo del rotor de una turbina eólica y los modelos de los diferentes sistemas de generación eléctrica que se acoplan a una pequeña turbina eólica. Se exponen los distintos sistemas de control que se aplican a las pequeñas turbinas eólicas, así como los aspectos de protección de los pequeños generadores eólicos. Finalmente, se presentan consideraciones generales respecto al modelado y simulación de pequeños generadores eólicos, cerrando con un caso de estudio de modelado y validación de un aerogenerador. En el quinto capitulo se presenta la integración de sistemas de generación distribuidos como los sistemas de Micro-Generación Eólico. Se presenta además el comportamiento y normatividad aplicada para conexión a red de sistemas de generación distribuidos, requerimientos técnicos y de gestión de datos de DER para su integración activa en la red eléctrica de distribución. En el sexto capitulo se definen los términos referentes a la red eléctrica, tales como el sistema de generación distribuida y las microrredes, haciendo especial referencia a su estructura, a los diferentes elementos que los componen, y a las energías renovables asociadas a la misma. En concreto el capítulo se centra en la integración de diferentes sistemas de generación de energía a la red actual con los dispositivos adecuados y el impacto que estos ocasionan en el sistema eléctrico de potencia. Finalmente, en el séptimo capitulo se presenta y analiza la normatividad existente para integración de pequeños aerogeneradores a nivel residencial y hacia la red eléctrica. Se exponen las leyes que generan incentivos para aprovechamiento del recurso eólico. En definitiva, los capítulos describen las Mini-Micro eólicas como parte de las instalaciones de usuarios generadores de energía, complementando otras fuentes renovables (solar, micro hidráulica, biogás, etc.) y ampliando la disponibilidad de energía eléctrica para los emprendimientos basados en energéticos renovables, sobre todo en ambientes urbanos, así como en ambientes residenciales semirrurales y rurales. La importancia de esta integración de distintas fuentes de energía renovable es que en el cercano futuro permita la reducción del uso de combustibles fósiles, sobre todo carbón e hidrocarburos líquidos, permitiendo alcanzar una sustentabilidad en la producción de energía eléctrica. Especial agradecimiento a los amigos, colaboradores y todos aquellos miembros de la red que hicieron posible la realización de este trabajo.