¿Cómo reducir las desconexiones de las turbinas eólicas causadas por las ráfagas de viento?

¿Cómo reducir las desconexiones de las turbinas eólicas causadas por las ráfagas de viento y las tormentas?

No es raro que las ráfagas de viento excedan el límite de funcionamiento de una turbina eólica. En estas situaciones, la solución de los fabricantes de equipos originales para algunas turbinas eólicas es simplemente desconectar la unidad. Esto provoca la pérdida de generación hasta que se reajustan esas turbinas y contribuye al desgaste de la máquina. Sin embargo, los sofisticados algoritmos de control de las turbinas eólicas pueden mitigar los efectos de las ráfagas de viento repentinas y las turbulencias y reducir las desconexiones.

Un controlador básico de una turbina eólica (WTG) con una lógica de control simple intentará responder a una ráfaga repentina al cambiar inmediatamente el cabeceo de las palas para reducir el torque en la caja de cambios/generador principalmente en función de una tabla. Para evitar una reacción exagerada y una desconexión, la reacción debe ser proporcional a las variables ambientales. Esto es especialmente difícil dada la inercia de las palas giratorias y el gran desfase en el tiempo de respuesta a una ráfaga repentina, además de otras variables que dan lugar a una respuesta de control imprecisa.

Un mejor enfoque consiste en utilizar una lógica de control de ráfagas de viento avanzada y adaptable que gestione las ráfagas de viento y las turbulencias con algoritmos lógicos específicos para compensar una amplia gama de factores ambientales. Hay tres niveles de respuesta a las ráfagas/velocidades de viento excesivas. 

• El nivel superior es la protección contra el exceso de velocidad. Aunque es la menos deseable, puede ser la mejor opción para proteger las turbinas eólicas sometidas a altas velocidades de viento. Un enfoque de la protección contra el exceso de velocidad consiste en predecir la velocidad del rotor con varios segundos de antelación y permitir una reacción más temprana en el movimiento del cabeceo para reducir la fatiga de los componentes de rotación. 
• El siguiente nivel es más activo, ya que incluye métodos de control y cálculos avanzados para mejorar la respuesta del controlador a las ráfagas. En lugar de responder únicamente a la velocidad del viento, este enfoque introduce la velocidad del viento ajustada en un estimador de turbulencia junto con un acelerómetro de góndola para calcular, con otras entradas, un límite de empuje para impulsar el punto de ajuste del cabeceo. Esto es especialmente útil para las turbinas que experimentan flujos de aire turbulentos. 
  Como última medida, si las condiciones de ráfagas son excesivas, un cálculo de reducción de velocidad basado en la turbulencia acciona el sistema de cabeceo. Esto permite un funcionamiento más seguro para evitar que se alcancen los ajustes de desconexión por exceso de velocidad, pero manteniendo la producción de energía a un punto de ajuste reducido.
• El último nivel es una respuesta automatizada a las desconexiones. Dentro del sistema SCADA, se puede introducir la lógica condicional para que cuando se produzca una desconexión, la lógica reaccione como lo haría un operador humano, comprobando las condiciones de falla, la temporización y el estado general de la unidad, para restablecer la desconexión y reiniciar la unidad. Esto imita lo que haría un operador, pero en fracciones de segundo, para recuperar más rápidamente la generación perdida, especialmente en grandes parques eólicos. Los sistemas de lógica abierta permiten modificar los parámetros para adaptarlos a nuevas ideas o condiciones cambiantes.

Emerson cuenta con más de 30 años de experiencia en el diseño de controles eólicos y ofrece soluciones de adaptación de turbinas eólicas que satisfacen las necesidades de las distintas condiciones ambientales, reducen las desconexiones y mejoran la producción anual de energía (AEP) de los parques eólicos.