Desarrollo e implementacion de un sistema eolico para bombeo de agua

Abstract

El bombeo de agua ha sido una aplicación común de la energía eólica desde la EdadMedia. En nuestro país, la principal aplicación de bombeo utilizando el viento está asociadaa la provisión de agua en áreas rurales o alejadas de grandes centros urbanos para con-sumo humano, de ganado y riego. En estas aplicaciones, el agua suele obtenerse de napassubterráneas mediante "molinos de viento" mecánicos. Estos molinos requieren, debido a lautilización de transmisión mecánica, que la turbina esté ubicada en el mismo lugar en quese encuentra la perforación para extracción de agua Los sistemas de bombeo electro-eólicos están formados por una etapa de conversión deenergía eólica en eléctrica a través de una Turbina, una caja multiplicadora y un GeneradorSíncrono de Imanes Permanentes (GSIP), y otra etapa que convierte la energía eléctricaen hidráulica mediante una Bomba Centrífuga (BC) impulsada por un Motor de Inducción(MI) En esta Tesis se considera la conexión "directa" entre ambas etapas de manera tal que losbornes del GSIP se conectan a los bornes del MI. Este tipo de conexión no requiere del usode componente adicionales tales como electrónica de potencia o componentes pasivos perogenera una relación directa entre la velocidad de viento y el caudal de agua bombeado, porlo que es necesario analizar tanto el comportamiento de régimen permanente como dinámicodel sistema de bombeo en su conjunto. En esta Tesis se modelan las diferentes partes delsistema propuesto con el objetivo de obtener un modelo de simulación que permita estudiarel comportamiento dinámico del sistema en su conjunto. A partir del modelo propuesto seestudia la respuesta dinámica y de régimen permanente del sistema Las características de funcionamiento del sistema pueden ser utilizadas para un correctodimensionamiento de cada elemento del mismo. Uno de los elementos más delicados del estetipo de sistemas de generación de baja potencia es la caja multiplicadora de velocidadesubicada entre la turbina y el GSIP. En esta Tesis se desarrolla un procedimiento de selecciónpara obtener la relación de caja óptima que maximizar la captura de energía eólica anualdisponible. Este procedimiento permite tener en cuenta el arranque, los límites de potenciadel generador, el límite de velocidad de la turbina y la información estadística sobre lasfrecuencias de viento del emplazamiento utilizado Con el objetivo de validar los modelos propuestos se construyó un prototipo experimentalde sistema de bombeo. Los resultados experimentales obtenidos con el banco experimentalson comparados con los resultados de simulación obtenidos. El conjunto turbina - caja mul-tiplicadora se emula con un accionamiento industrial, lo que provee mayor flexibilidad parala implementación del sistema de bombeo y la repetibilidad en los resultados obtenidos.