Un estudiante de la UNNE evaluará aerogeneradores a escala para optimizar la producción de energía eólica

La evolución en el diseño y rendimiento de grandes estructuras en ingeniería, generalmente viene presidido de cálculos, análisis computacionales, además de un análisis experimental al que se somete un modelo a escala.

Siguiendo ese camino -no precisamente en el orden señalado- el estudiante de ingeniería electromecánica Matías López Chamorro, planteó evaluar la eficiencia aerodinámica asociada a sistemas de control y regulación de aerogenarodores a escala, de esas grandes turbinas que hoy conforman los parques eólicos en la Argentina y el mundo, cuyo nombre técnico es “aerogeneradores de eje horizontal”.

La importancia del estudio que plantea López Chamorro en su trabajo, radica en la optimización de la producción de energía, por medio del control aerodinámico de las aspas y la regulación del generador eléctrico. En Brasil, Uruguay y Argentina vienen instalando parques eólicos y el crecimiento de este tipo de instalación de generadores de eje horizontal aumenta, como así también, la aplicación de pequeños generadores de eje horizontal en zonas urbanas y rurales.

Según datos de la Compañía Administradora del Mercado Mayorista Eléctrico Sociedad Anónima (CAMMESA), en el año 2022 el 13,9% de la demanda total de energía eléctrica en Argentina fue abastecida a partir de fuentes renovables. Se trata de una cifra promedio que pone de manifiesto el continuo avance del sector dentro del conjunto de la matriz energética nacional, a la que contribuye a diversificar mediante la incorporación de nuevas fuentes de generación renovable que suman capacidad en la red instalada.

En cuanto a la generación, la tecnología eólica fue la de mayor participación, aportando el 73% de la generación eléctrica por fuentes renovables; seguida de la solar (15%), las bioenergías (6%) y los pequeños aprovechamientos hidroeléctricos (5%).

En ese contexto y dada la relevancia de su proyecto, López Chamorro accedió a una Beca de Estimulo a las Vocaciones Científicas (EVC-CIN) proponiendo un “Modelado a escala reducida de un aerogenerador de eje horizontal: sistema de control de velocidad y de carga de generador”. Este trabajo cuenta con la dirección del ingeniero Adrián Roberto Wittwer y la co-dirección del ingeniero Jorge Omar Marighetti, ambos docentes investigadores de la Facultad de Ingeniería de la UNNE.

El estudio se desarrollará en el Laboratorio de Aerodinámica – Túnel de Viento- de esa unidad académica, que comenzó sus actividades durante los años  ́90 y actualmente cuenta con dos túneles de viento, uno de ellos de capa límite y otro didáctico de menor tamaño.

Una de las líneas de investigación de este grupo de estudio es la “Evaluación aerodinámica de aerogeneradores mediante ensayos en túnel de viento”. Desde el 2015 llevan adelante trabajos asociados con las Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS) y la Universidade Federal de Rio Grande do Sul (UFRGS, RS) ambas de Brasil.

López Chamorro dará continuidad a los estudios experimentales ya realizados en el laboratorio, pero indagando en los aspectos de semejanza en el modelado a escala y regulación utilizando el túnel de viento.

Concretamente evaluará y aplicará mecanismos de control al modelo del generador eólico en estudio. El túnel de viento permite reproducir determinados fenómenos aerodinámicos atmosféricos y analizar cómo responde el modelo a escala de generadores eólicos de eje horizontal. Una de esas variables a chequear, es la aplicación del sistema de control de velocidad de rotación de los aerogeneradores, por medio del control del ángulo de ataque de palas optimizando la curva de potencia máxima obtenida.

“La amplia disponibilidad de ensayos en túnel de viento de modelos reducidos, facilitan evaluar en conjunto el comportamiento de la aerodinámica de las aspas y sistemas de control y regulación de velocidad del aerogenerador. Indudablemente se generan grandes volúmenes de información en forma sistemática; de manera tal, que todos esos datos contribuyen al desarrollo científico en la toma de decisiones tecnológicas de diseño, gestión en las plantas de generación eólica y la optimización operativa en esta área del conocimiento”, señaló el becario.

Técnicamente los resultados que se obtengan servirán para optimizar las estrategias y algoritmos de control que se utilizan para la seguridad en la operación y la optimización de la gestión de la energía producida en aerogeneradores eólicos.

En un campo con permanente desarrollo es de suponer que quedan abiertas nuevas líneas de investigación. “El trabajo del becario evalúa configuraciones aerodinámicas de un solo tipo de aspas, regulando el ángulo de ataque, con un número de posibles estrategias de control y regulación de velocidad del rotor asociadas”.

Quedarían planteados nuevos estudios con evaluación aerodinámica de familias de tipos de aspas, asociadas a investigaciones de sistemas de regulación y el uso de metodologías de control más complejos (control óptimo, control difuso o neuronal).