Corrección de las fluctuaciones energéticas en aerogeneradores

La energía eólica ha experimentado un importante crecimiento en Europa en los últimos años debido a que es una energía renovable y autóctona, factor este último nada desdeñable en un área económica que importa un 50 por ciento de la energía que consume. A la par, y como consecuencia de ello, Europa es líder mundial en energías renovables incluyendo la que, hoy por hoy, se considera como la más prometedora y madura: la energía eólica. A nivel europeo y más aún español, no sólo contribuye a reducir nuestra dependencia energética exterior, sino que se ha convertido en una excelente oportunidad para el desarrollo tecnológico, la exportación y la creación de empleo. En España, se dispone en la actualidad más de 12.000 megavatios de energía eólica instalados, superando en más del 50 por ciento a la energía nuclear. Sin embargo, desde que se empezó a incorporar de forma masiva en algunos países, sobre todo del norte de Europa, se ha cuestionado la calidad de la energía suministrada por los aerogeneradores. A este respecto, la tecnología empleada es decisiva. Los primeros parques eólicos que comenzaron a cambiar nuestros paisajes estaban, casi en su totalidad, construidos mediante la combinación de generadores asíncronos de rotor en cortocircuito con turbinas de paso de pala fijo (concepto danés ). Esta es una tecnología de velocidad fija y enseguida se le culpó de producir el fenómeno de parpadeo o flicker en la red a la que se conecta el parque eólico, sobre todo si la potencia de cortocircuito es baja en comparación con la del parque. Aunque no sea en la actualidad la tecnología más utilizada en parques de nueva construcción, en los países más madrugadores en la incorporación de la energía eólica las máquinas de velocidad fija son mayoría o, al menos, representan una parte importante del total. Además son los aerogeneradores más baratos y fáciles de mantener por lo que, aún hoy, tienen una posición reservada en el mercado. Por si esto no era suficiente, en lugares donde las condiciones climáticas son extremas como, sin ir más lejos, en las cordilleras montañosas del norte de Castilla y León, son los únicos homologados por los fabricantes. Parpadeo de la luz Según las normas (UNE-EN 50160), el flicker es «la impresión de inestabilidad de la sensación visual debida a un estímulo luminoso en el cual la luminosidad o la distribución espectral fluctúan en el tiempo». Es decir, el flicker es un efecto de naturaleza subjetiva asociado a la percepción de la variación de la luminosidad de una lámpara, ocasionada por las fluctuaciones de la tensión en la red de alimentación eléctrica. Por encima de cierto umbral el parpadeo se vuelve molesto. Esta molestia aumenta rápidamente con la amplitud de la fluctuación y depende fuertemente de la frecuencia con la que produce. La causa principal del flicker ocasionado por los aerogeneradores de velocidad fija está relacionada con la variación que experimenta el par motor de la turbina cada vez que una de sus palas pasa por delante de la torre. Esto origina una potencia de salida fluctuante y ocasiona variaciones rápidas de tensión, tanto mayores cuanto más débil sea la red a la que se conecta el parque. Teniendo en cuenta que el recurso eólico está disponible y es viable (zonas poco pobladas, impacto ambiental, etc.) en lugares donde normalmente no existe una infraestructura eléctrica importante, si se impone el requisito de que la conexión deba hacerse en un punto de la red en el que la potencia de cortocircuito sea elevada, esto implica o bien la no viabilidad del parque, o bien un importante incremento de la inversión inicial. Cualquier avance o mejora en el diseño que permita reducir el flicker ocasionado por los aerogeneradores de velocidad fija podría incrementar las posibilidades de esta tecnología, en cierto declive actualmente, en el mercado. Siendo además, como se ha dicho, la más barata esto repercutiría en una mayor expansión de la energía eólica tanto dentro como fuera de nuestras fronteras. Investigación En la tesis doctoral «Análisis del flicker emitido por parques eólicos de aerogeneradores asincrónicos de velocidad fija y propuesta de un método para su reducción», por el autor de este artículo bajo la dirección del doctor Juan Blanes Peiro, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Sistemas y Automática de la Universidad de León, se ha realizado un estudio de de este problema, sobre todo desde el punto de vista teórico y se ha desarrollado un método que podría reducirlo, siempre referido a los parques eólicos de aerogeneradores asíncronos de velocidad fija. El método propuesto consiste, básicamente, en la cancelación de las fluctuaciones aleatorias producidas por una parte importante de los aerogeneradores del parque, mediante el control de la posición de las palas de un número menor de aerogeneradores. El objetivo es que unas fluctuaciones sean compensadas por otras. La validación se ha efectuado mediante simulaciones por ordenador, utilizando programas que incorporan modelos de aerogeneradores y demás elementos básicos de una instalación de este tipo conectada a la red. A estos modelos se han añadido los desarrollados por nosotros para comprobar el funcionamiento del método que se ha diseñado, siendo los resultados obtenidos plenamente satisfactorios.