Design and Implementation of a Low Power Wind Turbine Emulator Through the Induction Motor-Permanent Magnet Generator Arrangement

Diseño e implementación de un emulador para una turbina eólica de baja potencia a través del arreglo motor de inducción-generador de imanes permanentes

En este artículo se presenta la etapa de diseño y construcción de un emulador de una turbina eólica de baja potencia, el cual se utiliza a nivel de laboratorio, con el fin de reproducir diferentes perfiles de viento. Existen varios tipos de emuladores eólicos entre los que se destacan los de túnel de viento, estos utilizan un motor con hélice en su eje para obtener la velocidad del viento deseada. Sin embargo, en el presente trabajo se desarrolla un control de velocidad, desde un computador, para un motor de inducción trifásico, impulsando así, un generador de imanes permanentes. El conjunto de equipos motor-generador es controlado a través de un programa desarrollado en el software Labview. Además, tiene la particularidad de operar de manera automática, pudiendo cargar diferentes datos de velocidad, los cuales se encuentran asociados a una potencia en particular teniendo en cuenta el perfil de viento seleccionado, así como operar a través de un control manual de la velocidad del viento, pero en función de la frecuencia. La operación del emulador se valida de forma experimental a través de dos escenarios, el primero emulando la curva presentada por la turbina Eolos y posterior comparación de los resultados obtenidos, y la segunda cargando el perfil de viento de Uribía-Guajira, en Colombia, consiguiendo que el perfil de viento emulado logre verse fiel al perfil de viento cargado.

I. INTRODUCCIÓN

La precaria situación ambiental actual, producto de la contaminación mundial, muestra que existirá una crisis energético-ambiental, debido a los altos niveles de contaminación y al agotamiento de la mayoría de los recursos naturales no renovables; en consecuencia, se hace indispensable la explotación de energías renovables, siendo una de estas la energía eólica[1].

La demanda de generación de energía por medio de fuentes alternativas ha estado creciendo a nivel global, acercándose a un25% anual. Este crecimiento ha sido impulsado por un aumento de la demanda mundial de electricidad y el aumento del costo de los combustibles no renovables, entre otros [2].

La generación eléctrica con fuentes de energía renovable logró alcanzar el 21% de la generación mundial en 2012 y, para 2014,alcanzó el 22.8%, del cual el 3.1% corresponde a energía producida a partir de energía eólica [3]. La producción de energía eléctrica a partir de dicho recurso es una excelente alternativa para zonas superpobladas.