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Thursday, August 28, 2008 [Investigacion]

Un ingeniero de la Universidad Pública de Navarra desarrolla métodos para proteger los aerogeneradores ante huecos de tensión.

Jesús López Taberna ha propuesto en su tesis doctoral dos técnicas de protección para que la turbina de los generadores eólicos permanezca activa ante fallos en el suministro eléctrico.

zoomJesús López Taberna, ingeniero industrial.

Jesús López Taberna, ingeniero industrial.

Encontrar una explicación a los problemas que los huecos de tensión -la reducción brusca de la tensión en una fase de la red eléctrica- causaban en los aerogeneradores. Éste era el objetivo de la tesis de Jesús López Taberna, ingeniero industrial y miembro del Grupo de Investigación INGEPER de la Universidad Pública de Navarra. Su tesis, que ha recibido la calificación de sobresaliente cum laude, ha dado como fruto un modelo de rotor que permite prever cómo se comportará el aerogenerador en esas situaciones y ha patentado dos técnicas de protección -una de ellas transferida ya a un fabricante que la va a explotar a nivel internacional- que permiten mantener activa la turbina de los generadores ante esos huecos de tensión y, por lo tanto, evitar que el molino se pare.

Su tesis doctoral "Comportamiento de generadores eólicos con máquina asíncrona doblemente alimentada frente a huecos de tensión" ha sido dirigida por los profesores Luis Marroyo Palomo, del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad Pública de Navarra, y Xavier Roboam, del Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Laplace del Instituto Politécnico de Toulouse, donde López Taberna cursó parte de sus estudios.

Jesús López Taberna (Pamplona, 1975) es ingeniero industrial por la Universidad Pública de Navarra. En el año 2001 entró a formar parte del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, donde imparte clases e investiga en el seno del grupo de investigación INGEPER (Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Potencia y Energías Renovables) Ha participado en 6 proyectos de financiación pública y en 17 proyectos de colaboración con empresas privadas; es autor de 8 publicaciones en revistas internacionales y de 5 patentes.

En los últimos años, el crecimiento y desarrollo de la energía de origen éolico se ha visto frenado por los problemas que aparecen al aumentar el número de aerogeneradores conectados a la red eléctrica. Uno de los problemas más importantes es precisamente el modo en que se comportan los aerogeneradores ante huecos de tensión.

Un hueco de tensión es una reducción brusca de la tensión en la red eléctrica, seguida de una rápida vuelta a su valor normal. A veces puede estar motivado por caída de rayos o de árboles sobre un tendido eléctrico, pero también porque una gran empresa, de golpe, consume mucha corriente. Esa caída de tensión ocurre en un tiempo de milisegundos; "nosotros lo notamos porque la luz parpadea o porque se apaga y se enciende enseguida, pero lo que para nosotros es muy poco tiempo, para una máquina puede suponer una eternidad", explica López Taberna. De hecho, una interrupción de medio segundo en un proceso productivo puede suponer que éste se paralice y haya que volver a poner todo el proceso de nuevo en marcha.

En el caso de los aerogeneradores, en caso de hueco de tensión, la parte electrónica del molino se quema o se destruye si no cuenta con un sistema de protección. "El sistema de protección actual, denominado Crowbar, tiene la ventaja de proteger a la máquina, pero tiene de malo que hace que la máquina se pare", señala Jesús López. "Por ejemplo, si una gran empresa consume de golpe mucha corriente, la tensión baja. Eso hace que los molinos de El Perdón se desconecten y dejen de dar electricidad. Entonces, el hueco de tensión se hace todavía mayor y, en consecuencia, aún es más difícil volver a llevar la tensión a su valor habitual".

Teniendo en cuenta que en España hay días en los que la energía eólica llega a suponer una tercera parte de la producción eléctrica, el problema comienza a ser muy grave. La idea en la que se trabaja actualmente está orientada a que los molinos se comporten más como una central convencional y que no se desconecten ante un hueco de tensión sino que ayuden a levantar la tensión de la red. Por ello, los fabricantes de aerogeneradores trabajan ahora en encontrar un nuevo sistema de protección que resulte eficaz.

Dos nuevas técnicas de protección patentadas

"Antes de buscar una solución, había que estudiar el problema desde el punto de vista teórico; es decir: por qué esta máquina se comporta tan cuando se produce un hueco de tensión; por qué, si no ponemos un sistema de protección, la máquina se llega a quemar". De esa investigación surgió un modelo del rotor "lo suficientemente sencillo como para poder razonar con él, sin necesidad de hacer simulaciones. Un modelo con el que podemos ver qué papel juega cada parámetro de la máquina, cómo interactúan entre ellos, cómo disminuye la corriente si aumentamos las inductancias de fuga, etc".

Una vez desarrollado ese modelo, ha sido más o menos fácil proponer soluciones. "Lo más importante es que hemos conseguido soluciones que mejoran el comportamiento de la máquina sin necesidad de cambiar nada, excepto el control. Es como cambiar la versión del programa de tratamiento de textos del ordenador sin necesidad de cambiar el ordenador. Dentro de un molino hay bastantes ordenadores y en uno de ellos, en el que controla la máquina eléctrica, es en el que hemos propuesto hacer esa modificación del control para mejorar el comportamiento de la máquina".

En concreto, Jesús López Taberna ha propuesto en su tesis dos técnicas de protección y ambas han sido patentadas. La primera de ellas, que sólo requiere cambiar el control del convertidor de la máquina, ha sido transferida a un fabricante para implantarla en parques eólicos por el mundo; la otra requiere cambiar elementos dentro de la máquina y sigue en estudio para poder ser aplicada a aerogeneradores de nueva creación.