Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Univertsitate Publikoa

Módulo/Materia

Módulo: Tecnologías específicas a las energías renovables
Materia:Conversión de energía en sistemas eólicos

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Descripción/Contenidos

En esta materia se estudian los principios de funcionamiento de un generador eólico y se presentan los diferentes subsistemas de los que se compone: palas, torre, tren de transmisión mecánica, generador eléctrico, convertidor electrónico y sistemas de regulación y control. Para cada subsistema se presentan las distintas tecnologías empleadas en la actualidad, con sus ventajas e inconvenientes de forma que el estudiante adquiera la habilidad de escoger la mejor entre ellas para cada aplicación particular.

Seguidamente, se analizan los principios de conversión de la energía eólica y se estudian las distintas teorías que se utilizan para modelizar la captación de energía mediante palas: teoría del disco actuador, teoría del disco rotor, teoría del elemento de la pala, etc. Estas teorías permiten calcular la energía capturada por el rotor y de qué parámetros dependen (velocidad de viento, velocidad de rotación, ángulo de calado, etc.).

Basándose en estos conocimientos, se estudian las diferentes técnicas de regulación y control de la energía captada para los principales tipos de turbinas: Stall-control, Active-stall control y control por ángulo de calado (pitch control), así como las estrategias para obtener la máxima potencia posible en los aerogeneradores de velocidad variable.

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Descriptores

Generación eólica, aerogenerador, turbina, palas, aerodinámica, stall, pitch, yaw.

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Competencias genéricas

CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de
ideas, a menudo en un contexto de investigación
CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos
nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio
CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de
una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la
aplicación de sus conocimientos y juicios
CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos
especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades
CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de
ser en gran medida autodirigido o autónomo.

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Competencias específicas

CE1 - Que los estudiantes adquieran una formación sólida en los principales aspectos tecnológicos relativos a captadores de energía
renovable de forma que facilite su futura adaptación a la evolución tecnológica del sector
CE5 - Que los estudiantes sean capaces de utilizar, diseñar y desarrollar estructuras de conversión de energía para fuentes
renovables.
CE8 - Que los estudiantes sean capaces de plantear de forma crítica líneas de investigación asociadas a las energías renovables.
CE9 - Que los estudiantes sean capaces de realizar búsquedas de información, particularmente en inglés y español, en temas
avanzados de energías renovables y analizar dicha información de forma crítica.

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Resultados aprendizaje

- Conocer y comprender los principios de conversión de la energía eólica.
- Conocer las distintas tecnologías empleadas en los aerogeneradores.
- Conocer y saber implementar las técnicas de seguimiento del punto de máxima potencia en sistemas eólicos.
- Concebir los lazos de control de la estructura de conversión eléctrica del  aerogenerador.

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Metodología

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Evaluación

- Pruebas de duración corta para la evaluación continua: 15%
- Pruebas de respuesta larga: 60%
- Pruebas e informes de trabajo experimental 25%

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Temario

Tema 1.- Principios de generación eólica.
1.1 Esquema general de un generador eólico.
1.2 Extracción de energía del aire.
1.3 Potencia máxima extraíble en una aeroturbina ideal. Límite de Betz.

Tema 2.- Introducción a la aerodinámica en turbinas de eje horizontal.
2.1 Aerodinámica básica.
2.2 Aerodinámica del generador.
2.3 Aspectos constructivos de las palas eólicas.

Tema 3.- Estrategias de regulación y control.
3.1 Variación en la orientación de la máquina.
3.2 Control de la potencia captada.
3.3 Regulación de la velocidad de giro.
3.4 Coordinación entre el control del generador y el de Pitch.

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.

Bibliografía básica:

• Apuntes elaborados por los profesores de la asignatura.

Bibliografía avanzada:

• Sistemas eólicos de producción de energía eléctrica; J.L. Rodríguez de Amenedo, J.C. Burgos Díaz, S. Arnalte Gómez; Ed. Rueda, Madrid 2003, ISBN:84-7207-139-1
• Grid Integration of Wind Energy Conversion Systems; Siegfried Heier; Ed. John Wiley & Sons, Chichester, 1998, ISBN 0-471-97143-X.
• Large Wind Turbines: Design And Economics; Robert Harrison, Erich Hau, Herman Snel; Ed. Wiley, 2008, ISBN: 0-471-49456-9
• Wind Energy Explained: Theory, Design and Application; James F. Manwell, Jon G. McGowan, Anthony L. Rogers; Ed. Wiley, 2010

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Idiomas

Castellano

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Lugar de impartición

Campus Arrosadía:
- Clases teóricas: aulario
- Prácticas: laboratorio de simulación del Departamento de Ingeniería Eléctrica

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