Desarrollo de equipo de bajo coste para monitorización y detección de averías en aerogeneradores de pequeña potencia

Abstract

[ES] El presente proyecto desarrolla el diseño de un sistema que, mediante monitorización de las principales magnitudes eléctricas de un aerogenerador, es capaz de detectar y prevenir averías del mismo. El sistema está proyectado para su uso en aerogeneradores de pequeña potencia, del orden de 3kW, por lo que resulta crucial su diferenciación con respecto a otras soluciones existentes en la industria en el aspecto económico. El objetivo es conseguir un equipo de coste muy contenido que justifique su incorporación en sistemas de generación eólica con coste de instalación relativamente bajo, de forma que la mejora de productividad asociada a un diagnóstico sencillo, pero fiable, permita justificar su implantación. El alcance de este trabajo incluye un completo conjunto de aspectos todos ellos coordinados, de los que destacan los más importantes: el diseño de los sensores eléctricos, el diseño del sistema de muestreo y captura de las señales proporcionadas por los sensores, todos los algoritmos de cálculo de las diferentes variables de interés desde el punto de vista eléctrico, el diseño del sistema de registro de comportamiento sano del aerogenerador (que se ejecutará en la primera puesta en marcha) y, por último, el sistema de detección de fallos por comparación de los valores continuamente monitorizados con el mapa de funcionamiento sano. La energía eólica produjo durante el año 2018 el 19,2 % de toda la energía generada en España, hasta un total de 47 TWh. Se ha convertido en la actualidad en una tecnología renovable totalmente consolidada, tanto técnica como económicamente, hecho que acrecienta el interés del presente proyecto.

[EN] This project develops the design of a system that, by monitorization of the main electrical magnitudes of a wind turbine, is capable of detecting and preventing failures. Ths system is designed to use in small wind turbines (1-10kW), so its differentiation from other existing solutions in the industry in the economic aspect is crucial. The objective is to achieve a very low equipment that justifies its incorporation into wind power generation systems with relatively low installation costs, so that the productivity improvement associated with a simple but reliable diagnosis, allows its implementation to be justified. The scope of this work includes a complete set of aspects, all of them coordinated, of which the most important stand out: the design of the electrical sensors, the design of the sampling system and capture of the signals provided by the sensors, all the algorithms of calculation of the different variables of interest from the electrical point of view, the design of the wind turbine's healthy behavior recording system (which will be executed on the first start-up) and, finally, the system for detecting failures by comparing the values continuously monitored with the healthy functioning map. Wind energy produced 19.2% of all the energy generated in Spain in 2018, up to a total of 47 TWh. It has now become a fully mature renewable technology, both technically and economically, a fact that increases the interest of this project.