Evolución de la Energía Eólica: una introducción
La Energía Eólica es ya una de las fuentes principales de Electricidad en cualquier país moderno, Su desarrollo ha creado un tejido industrial y unos mercados ya consolidados, aunque en constante evolución.
Como el viento es una fuente no-controlable de energía, cuando el porcentaje de energía eléctrica de procedencia eólica sobre la total ha llegado a un determinado nivel, se crearon situaciones que comprometían la estabilidad de la Red Eléctrica, lo que es un tema clave. Este problema, y la necesidad de maximizar el aprovechamiento de la energía del viento en un amplio rango de velocidades, forzaron la evolución de los Aerogeneradores, y su material auxiliar, hasta llegar al estado actual.
Los Aerogeneradores son Plantas de Producción Eléctrica por si mismas, diseñadas para producir electricidad automáticamente cuando se satisfacen las condiciones adecuadas, sin intervención externa, adaptando su comportamiento a los cambios ambientales, y reaccionando adecuadamente a situaciones negativas (rayos, cortocircuitos y caídas de tensión en la Red, etc.) Estos son requerimientos muy exigentes, que han sido resueltos en un tiempo relativamente corto, creándose un conjunto de empresas muy especializadas. Una consecuencia importante ha sido que esta evolución está plagada de ‘secretos industriales’ que los fabricantes tienden, lógicamente, a mantener para su beneficio.
Referencia:
https://energy.gov/eere/wind/history-us-wind-energy
La aproximación de ACM SL al aprendizaje de las tecnologías de los Aerogeneradores
En ACM SL hemos invertido un esfuerzo considerable en el desarrollo de herramientas que permiten reducir los costes (en tiempo y dinero) relacionados con la formación en:
- Los principios físicos de los componentes del Aerogenerador.
- El comportamiento orquestado de estos componentes.
Un dato importante es la disponibilidad típica de los Aerogeneradores que está en más del 97% del tiempo.
Las herramientas de ACM SL han sido diseñadas pensando en una amplia audiencia: desde estudiantes en Energía Eólica, a Gestores de Parques Eólicos, o personal de Mantenimiento.
Están basados en LdP, una plataforma de ejecución específica para simuladores en tiempo real. Consisten en:
- Simuladores en Tiempo Real para las distintas familias de Aerogeneradores.
- Simulador en Tiempo Real para el Centro de Control (SCADA) de Parque Eólico.
- Aplicaciones especializadas, para el Tren de Potencia, y de los Convertidores Back-to-Back en los Aerogeneradores Doblemente Alimentados.
- Herramientas de Análisis de Datos, tanto para extraer información significativa de los datos del SCADA, así como registradores especializados, y sistemas de monitorización de la condición.
- Tutoriales interactivas y especializadas sobre componentes de los Aerogeneradores.
Estas herramientas están instaladas en Centros de Formación Profesional, Technical Colleges (USA), Centros de Formación Vocacional, Universidades Técnicas, y en Parques Eólicos.
Cursos:
Ofrecemos cursos específicos sobre tecnologías de Aerogeneradores para:
- Instructores de Energía Eólica en Centros de Formación Profesional.
- Personal de Parques Eólicas.
En nuestros cursos usamos nuestras herramientas y otros materiales didácticos (videos, ppts, etc.), y cada uno de los asistentes disponen de una licencia de nuestras herramientas y tutoriales en su propio ordenador, durante la duración del curso y un mes adicional.
Mejora del Rendimiento del Parque Eólico a través de la Formación Continua
Reducción de costes operativos de Operación y Mantenimiento a través de la Formación Continua
Los Parques Eólicos son plantas de producción que requieren un registro completo de su evolución a lo largo del tiempo. El personal de Mantenimiento y Operación debe tener a su disposición herramientas para conocer esa historia, así como la influencia que pueda tener para su trabajo. Típicamente, ese conocimiento está disponible para unos pocos miembros del equipo, debido a los costes asociados (formación por el fabricante + viajes). Pueden existir otros impedimentos adicionales, tales como la renuencia de los fabricantes a explicar el comportamiento de los distintos componentes del Aerogenerador.
Afortunadamente, esto está cambiando, debido a la aparición de soluciones innovadores al problema de la formación especial para este sector. Están basadas en el paradigma de los “Sistemas para Formación de Operadores” (OTSs en inglés) que son tan comunes y de tanto éxito en otros sectores industriales. Con ellos el personal pueden familiarizarse con el comportamiento de los componentes y del Aerogenerador como Planta independiente, en condiciones de operación normales, o excepcionales (vientos huracanados, fallos de Red, aumentos de temperatura, etc.) como con fallos. Todo ello, en la comodidad de una oficina, eliminando los gastos relativos a los viajes y a jornadas no productivas, ya que estos sistemas de formación se pueden instalar en el propio parque.
Además, pueden ejercitarse con la interpretación de las incidencias registradas, que contienen habitualmente valiosa información que puede ser usada tanto para la planificación de Operaciones, como para determinar el nivel requerido de repuestos, el mantenimiento predictivo, etc.
Vista sinoptica de la Góndola
Mejora de la Seguridad en el Trabajo
El trabajo en un Aerogenerador tiene riesgos asociados con los trabajos en altura, y también debidos a las condiciones que accidentalmente pueden aparecer en la Góndola, en el espacio de los Transformadores, etc., donde, aparte de espacios de reducidas dimensiones pueden existir disipaciones extraordinarias de potencia, puntos de alta tensión, partes móviles, etc.
Para tener una perspectiva de estas condiciones, consideremos el caso del subsistema eléctrico (Generador + Electrónica de Potencia + Transformador): un rendimiento del 99% significa que en estos elementos se disipan el 1%. Para un Aerogenerador de 2 MW, esto significa 20KW. En un caso real, esta potencia es bastante mayor: lógicamente existe un subsistema de refrigeración que evacúa esta potencia de pérdidas. Sin embargo, un fallo en este subsistema puede hacer crecer rápidamente la temperatura en la Góndola. Todos estos subsistemas están monitorizados por el Controlador del Aerogenerador, que emite mensajes y provee información datos que pueden/deben ser utilizados por el personal de Operación para cerciorarse de las situaciones actual y las que pueden ocurrir.
¿Dónde se aprenden actualmente estos mensajes? La fuente oficial son los Manuales de Operación. Sin embargo, estos no son un buen medio para el aprendizaje, ya que es difícil crear material didáctico que documente las secuencias de eventos y sus mensajes correspondientes. Lo que se necesita es un área donde el operador pueda observar las evoluciones de los diferentes subsistemas, en condiciones que puedan darse en la realidad. Este es el paradigma empleado por los OTSs.
La experiencia práctica que se obtiene en las reparaciones y en la construcción es un requerimiento de base para este personal, pero no es suficiente, si se habla de su seguridad.
Capacidad de análisis de los datos de producción y el Mantenimiento Predictivo
Los Aerogeneradores son plantas de producción robustas, diseñadas para operar autónomamente, sin requerir la intervención de ningún agente externo. Los Parques Eólicos incluyen, aparte de Aerogeneradores, otros elementos que permiten aumentar el rendimiento y/o cumplir con normativas locales, tales como FACTs, y también sistemas de control (SCADAs).
Los datos recogidos en los sistemas SCADA provienen de los Aerogeneradores y de estos elementos adicionales. Esta información constituye la base para la gestión financiera, de Mantenimiento, de Logística de aprovisionamiento, etc.
Desgraciadamente, no todos los datos disponibles en el Controlador del Aerogenerador son transmitidos al SCADA: los datos enviados son agregados y promediados de los originales, en intervalos que, típicamente, están entre 2 y 10 minutos. Son suficientes para servir de soporte a la facturación, pero son insuficientes para analizar con facilidad las causas de muchos de los eventos que ocurren en el Aerogenerador.
En algunos casos, se dispone de datos tomados con una mayor frecuencia, como 1 muestra por segundo, bien por alguna opción especial del Controlador, o por equipos adicionales incorporados al Aerogenerador.
Adicionalmente, cuando se quieren tener datos para hacer Mantenimiento Predictivo de elementos clave, como la Multiplicadora, o los Cojinetes en el Rotor o en el eje del Generador, se incorporan equipos adicionales (Condition Monitoring).
Todos estos datos requieren herramientas especializadas para obtener la información que esconden. Información que es altamente valiosa para tomar decisiones en la Operación del Aerogenerador. Para ello, el personal de Operación y Mantenimiento debe ser entrenado adecuadamente.
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Capacidades de Formación dentro de la Empresa – Universidades Corporativas
El conocimiento obtenido del análisis de la historia del Parque Eólica debe estar disponible para toda la empresa: para ello se necesita un sistema que mantenga al día este conocimiento, modificando con las novedades que van apareciendo. Además, debe contar con un mecanismo que permita el acceso fácil a dicho conocimiento.
La obtención de esta información está normalmente centralizada en manos de expertos: sin embargo, ponerla a disposición del personal de Operación y Mantenimiento, utilizando herramientas de uso fácil, tiene como consecuencia una mejora de su seguridad, y posiblemente, un canal adicional para mejorarla, a que pueden aportar puntos de vista difíciles de tener a partir solo de los datos.
Potencia activa y RPMs del Rotor en función de la velocidad del Viento