Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Univertsitate Publikoa

Módulo/Materia

Módulo M2: Tecnologías específicas asociadas a las energías renovables

Materia: Conversión de energía en sistemas eólicos

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Descripción/Contenidos

Esta asignatura se plantea como la continuación de "Sistemas eólicos I" y se imparte inmediatamente a continuación de ésta.

La asignatura se centra en la estructura de conversión eléctrica para generadores eólicos de velocidad variable. Se presentan estructuras de conversión basadas en máquina síncrona y asíncrona. Para cada estructura se analiza la electrónica asociada y los lazos de control del conjunto del accionamiento.

Finalmente se estudian los problemas de integración en la red eléctrica de la energía eólica y se presentan algunas de las soluciones que se están utilizando en la actualidad.

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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
CE3 - Que los estudiantes sean capaces de comprender los problemas asociados a la integración de las energías renovables en la red
eléctrica así como las tecnologías asociadas a la misma.
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

• R1: Concebir los lazos de control de la estructura de conversión eléctrica del aerogenerador.
• R2: Analizar el funcionamiento de la estructura de conversión de un aerogenerador, saber diagnosticar los problemas que puedan aparecer y ser capaz de resolverlos.
• R3: Conocer los problemas de integración en la red eléctrica que presenta la energía de origen eólico y las tecnologías que se emplean para paliarlos.
• R4: Simular, mediante herramientas informáticas, el comportamiento dinámico de un aerogenerador.

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Metodología

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Evaluación

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Temario

1. Introducción

           1.1 Velocidad fija / velocidad variable

           1.2 Tendencias en el mercado onshore y offshore

2. Esquemas de conversión con máquina asíncrona

            2.1 Estructuras de conversión con máquina asíncrona

            2.2 Máquina doblemente alimentada (DFIG)

            2.3 Dimensionamiento del convertidor electrónico de potencia en turbinas DFIG

            2.4 Control vectorial de la DFIG

3. Esquemas de conversión con máquina síncrona

            3.1 Estructuras de conversión con máquina síncrona

            3.2 Principio de funcionamiento del generador síncrono ¿ generadores síncronos de imanes permanentes (PMG).

            3.3 Dimensionamiento del convertidor electrónico de potencia en turbinas eólicas PMG.

            3.4 Control vectorial del generador PMG.

4. Respuesta de los generadores eólicos frente a huecos de tensión

            4.1 Comportamiento de máquinas full-converter

            4.2 Comportamiento de máquinas DFIG

5. Efectos de alta frecuencia en generadores eólicos

6. Supervisión, operación y control de turbinas eólicas

            6.1 Fundamentos

            6.2 HW de supervisión y actuación a nivel de turbina

            6.3 Estados de operación

            6.4 Control de cargas en turbinas eólicas

7. Instalaciones eléctricas de aerogeneradores

            7.1 Transformador

            7.2 Instalación eléctrica en baja tensión

            7.3 Protección frente a sobrecorrientes y fallos a tierra

            7.4 Protección contra rayo

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Programa de prácticas experimentales

Práctica 1: Modelización y control de una máquina doblemente alimentada

Práctica 2: Modelización y control de una turbina full-converter

Práctica 3: Comportamiento ante huecos de tensión de una máquina doblemente alimentada

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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 el equipo docente.

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
• Doubly Fed Induction Generator: modelling and control for wind energy generation, G. Abad, J. López, M. Rodriguez, L. Marroyo, G. Iwanski, Ed. Wiley, 2011, ISBN: 978-0-470-76865-5
• Wind turbines: fundamentals, technologies, application, economics, Erich Hau, Ed. Springer, 2013, ISBN: 978-3-642-27151-9
• Wind Energy Handbook, Tony Burton, Nick Jenkins, David Sharpe, Ervin Bossanyi, Ed. Wiley, 2011, ISBN: 978-0-470-69975-1
• Grid Integration of Wind Energy Conversion Systems, Siegfried Heier, Ed. John Wiley & Sons, Chichester, 1998, ISBN 978-1-119-96294-6

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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 Electrónica y de Comunicación (Edificio de los Pinos)

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