Energía eólica y electronica de poetencia

Sobre generación eólica y electrónica de potencia
Freddy Gómez Arayaa, Diego Rojas Oyarzúnb
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fgomez@elo.utfsm.cl drojaso@elo.utfsm.cl

Resumen La escasez de combustibles fósiles motiva la búsqueda de fuentes energétigas alternativas para la generación eléctrica. La energía eólica se impone como la principal fuente renovable emergente, teniendo ciertas ventajas que posibiltan suoperación a bajo costo. Las variabilidades propias del viento generan dudas respecto del grado de confiabilidad de un sistema de este tipo, no obstante las herramientas provistas por la electrónica de potencia permiten que estos sistemas sean una realidad factible. Ante los diversos diseños empleados, este documento explora dos de ellos en forma somera y presenta la realidad actual chilena respecto a estetema. Palabras clave: generación eólica, turbinas, convertidores AC-AC, control de potencia. puede ser dejado de lado, ya que lo primordial de un sistema eléctrico debe ser la capacidad de proveer energía de acuerdo a los requerimientos de los clientes, los cuales no tienen porque ir de la mano de las estacionalidades del viento. El presente escrito tiene como objetivo abordar con cierto grado dedetalle algunas de las técnicas de generación eólica, exponiendo de manera clara que sin la existencia de las actuales tecnologías de control propias de la Electrónica de Potencia, los sistemas eléctricos con generación eólica no podrían ser implementados, dada la escasa confiabilidad que esta variable ambiental provee por si sola. Es así como la electrónica de potencia ha permitido que lageneración eólica haya pasado de un nivel casi doméstico a su actual uso a gran escala y por ende, se haya transformado en la principal fuente de energía renovable emergente. En la Sección 2 se abordan los aspectos básicos de la operación de una turbina eólica, así como las consideraciones que se deben tener para generar una potencia controlada independiente de la relativa aleatoriedad del viento. En laSección 3 se detallan algunas de las topologías de conversión y control de potencia más comunmente usadas para lograr el objetivo, para después en la Sección 4 abordar en forma somera ciertos aspectos más específicos en lo que es el diseño y operación de este tipo convertidores de potencia como son su disposición geométrica espacial y la posibilidad de incluir elementos almacenadores de energía.Finalmente en las Secciones 5 y 6 se comenta el alcance, desarrollo y potencial que pueden tener estas tecnologías en nuestro país, junto con las conclusiones generales pertinentes.

1. Introducción La realidad mundial actual indica de manera clara el aumento sostenido del consumo energético global. En efecto, tal y como se aprecia en la Figura 1, la demanda por combustibles orgánicos para lageneración eléctrica ha aumentado de manera considerable, de modo tal que al tratarse estos de recursos naturales no renovables, el problema de la futura carencia de fuentes energética es tema no menor. Tal y como expone la proyección de la Figura 1, dentro de las fuentes energéticas alternativas que actualmente se estudian, ha cobrado especial importancia la provista por el viento. Este recursotiene la ventaja de ser muy abundante y renovable, pudiendo tenerse a disposición en zonas geográficas muy disímiles entre sí, además de permitir la generación eléctrica a costos relativamente bajos. Considerando que todas las formas de energía renovables (salvo las energías tidal y geotérmica) e incluso la proveniente de combustibles fósiles provienen de manera directa o indirecta del sol, cifrasgruesas evidencian que entre 1-2% de la potencia que éste provee es transformada en viento, lo cual equivale a aproximadamente 50-100 veces la energía convertida en biomasa por todos los vegetales del planeta [1]. Evidentemente estos argumentos pueden ser contratacados de manera directa pensando en el hecho que el viento es una fenómeno variante en el tiempo y, en cierta medida, impredecible y con...