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Cuestiones
de aerogeneradores y de calidad de potencia
El comprador de un aerogenerador no necesita preocuparse él
mismo sobre las regulaciones técnicas de aerogeneradores
y del resto del equipamiento conectado a la red eléctrica.
Esta responsabilidad suele dejarse al fabricante de la turbina
y a la compañía eléctrica local.
Para la gente interesada en temas técnicos,
en esta página nos adentraremos en algunas de las cuestiones
electrotécnicas relacionadas con la conexión de
las turbinas a la red eléctrica.
Calidad
de potencia
El término calidad de potencia se refiere a la estabilidad
en la tensión, estabilidad en la frecuencia y a la ausencia
de diversas formas de ruido eléctrico (p.ej., el parpadeo
o la distorsión armónica) en la red eléctrica.
Hablando en términos más generales, las compañías
eléctricas (y sus clientes) prefieren una corriente alterna
con una bonita forma sinusoidal, como la que se muestra en la
imagen de arriba (si no está familiarizado con los fundamentos
sobre corriente alterna (CA) puede serle útil consultar
el manual de referencia
sobre este tema antes de continuar).
Arrancar
(y parar) una turbina
La mayoría de controladores electrónicos
de aerogeneradores están programados para que la turbina
funcione en vacío a bajas velocidades de viento (si estuviese
conectada a la red eléctrica a bajas velocidades de viento,
de hecho funcionaría como motor, tal y como puede leer
en la página sobre el generador).
Una vez que el viento se hace lo suficientemente potente como
para hacer girar el rotor y el generador a su velocidad nominal,
es importante que el generador de la turbina sea conectado a
la red eléctrica en el momento oportuno.
Si no es así, tan solo estarán
la resistencia mecánica del multiplicador y del generador
para evitar que el rotor se acelere, y que finalmente se embale
(existen diversos dispositivos de seguridad, incluyendo frenos
de protección contra fallos, en el caso de que el modo
de arranque correcto falle, que puede haber leído en la
sección sobre seguridad en
aerogeneradores).
Arranque
suave con tiristores
Si conectase a red un gran aerogenerador con un interruptor
normal, los vecinos verían un oscurecimiento parcial (a
causa de la corriente requerida para magnetizar al generador),
seguido de un pico de potencia, debido a la corriente del generador
sobrecargando la red. Puede ver esta situación en el dibujo
de la ventana del navegador que se acompaña, donde puede
ver el parpadeo de la bombilla al accionar el interruptor que
arranca el aerogenerador. El mismo efecto puede ser posiblemente
visto si conecta su ordenador y el transformador de la fuente
de alimentación se magnetiza del golpe.
Otro efecto lateral desagradable al utilizar
interruptores "duros" sería el de aplicar un
desgaste extra al multiplicador, pues la conexión del
generador actuaría como si de repente se accionase el
freno mecánico de la turbina.
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Los
grandes tiristores de potencia en aerogeneradores se calientan
enormemente cuando se activan. Deben estar equipados con disipadores
térmicos de aluminio y ventiladores, tal y como puede
ver en la fotografía de la derecha.
Foto © 1998 Søren Krohn
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Para
evitar esta situación los modernos aerogeneradores tienen
un arranque suave, se conectan y se desconectan de la red de
forma gradual mediante tiristores, un tipo de interruptor continuo
de semiconductor que puede ser controlado electrónicamente
(de hecho es posible que usted tenga un tiristor en su propia
casa, si tiene una de las modernas lámparas regulables,
en las que se puede ajustar el voltaje de forma continua).
Los tiristores pierden alrededor de un 1
a un 2 por ciento de la energía que pasa a través
de ellos. Así pues, los modernos aerogeneradores suelen
estar equipados con un llamado interruptor derivante,
esto es, un interruptor mecánico que es activado después
de que la turbina ha efectuado el arranque suave. De esta forma
se minimiza la cantidad de energía perdida
Redes
débiles, refuerzo de red
Si una turbina se conecta a una red eléctrica
débil (es decir, que está muy lejos en un rincón
remoto de una red eléctrica con una baja capacidad de
transporte de energía), pueden haber algunos problemas
de oscurecimiento parcial/sobretensión de energía
del tipo de los mencionados arriba.
En estos casos puede ser necesario un refuerzo
de red para tranportar la corriente alterna desde el aerogenerador.
Su compañía eléctrica
local tiene experiencia en tratar con estos problemas de tensión,
pues son el reflejo exacto de lo que ocurre cuando se conecta
un gran usuario (p.ej. una fabrica con grandes motores eléctricos)
a la red.
Flicker
El flicker es una expresión ingenieril
para designar variaciones cortas en la tensión de la red
eléctrica que pueden provocan que las bombillas parpadeen.
Este fenómeno puede ser relevante si el aerogenerador
está conectado a una red débil, ya que variaciones
de viento efímeras causarán variaciones en la potencia
generada. Hay varias formas de tratar este asunto en el diseño
de una turbina: mecánicamente, eléctricamente y
utilizando electrónica de potencia.
Evitar el
"islanding"
El "islanding" es una situación
que puede ocurrir si una sección de la red eléctrica
se desconecta de la red eléctrica principal, como ocurriría
por el disparo accidental o intencionado de un gran disyuntor
en la red (p.ej. debido a paros en el suministro eléctrico
o a cortocircuitos en la red). Si los aerogeneradores siguen
funcionando en la parte de la red que ha quedado aislada, es
muy probable que las dos redes separadas no estén en fase después
de un breve intervalo de tiempo.
El restablecimiento de la conexión
a la red eléctrica principal puede causar enormes sobreintensidades
en la red y en el generador de la turbina eólica. Esto
también causaría una gran liberación de
energía en la transmisión mecánica (es decir,
en los ejes, el multiplicador y el rotor), tal como lo haría
una "conexión dura" del generador de la turbina
a la red eléctrica.
Así pues, el controlador electrónico
tendrá que estar constantemente vigilando la tensión
y la frecuencia de la corriente alterna de la red. En el caso
de que la tensión o la frecuencia de la red local se salgan
fuera de ciertos límites durante una fracción de
segundo, la turbina se desconectará automáticamente
de la red, e inmediatamente después se parará (normalmente
activando los frenos aerodinámicos, como se explicó
en la sección sobre seguridad
en aerogeneradores).
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