¿Cómo aumentar la salida de potencia de la turbina eólica?

¿Cómo aumentar la salida de potencia de la turbina eólica? 

Una vez colocado, comisionado y en funcionamiento, el método principal para aumentar la salida de un generador de turbina eólica es por medio de importantes actualizaciones de hardware en la unidad. Este puede ser un programa largo, difícil y costoso para muchos operadores eólicos que pueden no tener los recursos para hacer tal esfuerzo o sentirse seguros de los resultados que produciría. Afortunadamente, el despliegue de estrategias de control avanzado modernas puede mejorar la producción de energía de la turbina eólica, sin alterar ningún componente mecánico, lo que la hace altamente efectiva y rentable.

Mejorar la eficiencia de la turbina eólica a menudo conduce a un aumento en la producción de energía, a medida que la mayor parte de la energía del viento se convierte en electricidad. La siguiente discusión se centra principalmente en aumentar la producción de energía anual (AEP) a través de tecnologías de control avanzado personalizadas.

Solución de control avanzado. Aumento de potencia
El algoritmo de aumento de potencia mejora la parte inicial de la curva de potencia nominal al incrementar el punto de ajuste de potencia mientras se transita desde el rango subnominal. El aumento momentáneo agrega una fracción de un porcentaje de AEP en cada transición y es más frecuente en condiciones con más viento. Lo que es más importante, no hay compensaciones significativas asociadas a la utilización de esta función de control avanzado.

Solución de control avanzado. Repotenciación
La solución de repotenciación está diseñada para mejorar la salida de potencia de las turbinas eólicas mediante dos enfoques diferentes: repotenciación máxima y repotenciación balanceada. Ambos métodos tienen como objetivo aumentar la producción de energía anual, aunque tienen consideraciones y compensaciones específicas. Una característica importante de esta opción es la posibilidad de activar manual o automáticamente esta función cuando ciertas condiciones operativas o del mercado son ideales para contrarrestar la compensación sobre el desgaste mecánico. Debe tenerse en cuenta que, por cada uno de ellos, puede ser necesaria una capacidad eléctrica auxiliar adicional para manejar el aumento de la potencia. 

Solución de control avanzado. Corte extendido
La solución de corte extendido está diseñada para mejorar el rango operativo de las turbinas eólicas al permitir que continúen funcionando incluso a velocidades de viento por encima del umbral de corte normal. Esto se logra reduciendo la curva de potencia más allá de la velocidad de corte normal. Esto, en efecto, reduce gradualmente la unidad en condiciones de viento alto para proteger la turbina de daños potenciales y extender la operación más allá de la velocidad del viento de corte anterior.

Uno de los principales beneficios de reducir la potencia es que elimina los cortes abruptos, lo que mejora significativamente la estabilidad de la red eléctrica. Esta transición transparente reduce el desgaste en los componentes principales, ya que hay menos paradas y arranques a altas velocidades del viento. En consecuencia, esto conduce a una salida de potencia más estable y confiable.

Además, la característica de corte extendido puede dar lugar a un aumento de beneficios, especialmente en lugares con alto nivel de viento donde las velocidades superan con frecuencia los límites normales de corte. Al ampliar el rango operativo, los turbinas eólicas pueden capturar más energía y aumentar así la producción anual de energía.

Sin embargo, es importante tener en cuenta que existe una compensación asociada con este enfoque. El funcionamiento extendido a velocidades de viento más altas causa tensión adicional en los componentes, que puede conducir a una disminución en la vida útil general de la turbina eólica.

Control de guiñada autocalibrable
Los algoritmos de control de guiñada autocalibrables están diseñados para identificar y ajustar constantemente los desalineamientos estáticos de la guiñada y mejorar así el rendimiento de la turbina al asegurar que la góndola esté siempre orientada hacia el viento. Mediante el machine learning, estos algoritmos generalmente necesitan una fase de calibración automática corta después de la instalación. Si se produce algún cambio o deterioro en las paletas de viento o en la calibración de la guiñada, el sistema se ajustará automáticamente por sí mismo. Esto permite una alineación precisa del rotor y mejora la potencia de salida del generador de turbina, lo que podría aumentar la producción de energía anual de un 3-5 %.

Corrección automática del desequilibrio del rotor
Los sistemas de control avanzados en las turbinas modernas incorporan algoritmos de detección de desequilibrio del rotor para identificar y corregir la desalineación entre las aspas. Al detectar una desalineación del cabeceo, el sistema ajusta de manera autónoma los puntos de ajuste del cabeceo para asegurar que las aspas estén correctamente alineadas. Esta tecnología no solo aumenta la producción de energía anual hasta en un 0,7 %, sino que también reduce las cargas de fatiga en los rotores de las turbinas eólicas.

Ajuste de la potencia de salida de la turbina para cumplir con las demandas operativas
Soluciones de control avanzado, como el aumento de potencia, la repotenciación y el corte extendido, junto con técnicas de eficiencia de turbinas eólicas, pueden aumentar significativamente la producción anual de energía con un impacto mínimo en la carga. 

Emerson da un rango de soluciones de mejora para turbinas eólicas, adaptadas para mejorar la producción de energía de la turbina de acuerdo con sus requisitos operacionales específicos.