El ingeniero industrial Eduardo Burguete ha diseñado un tipo de convertidores electrónicos, que permiten introducir en la red eléctrica la energía producida por los aerogeneradores de mayor tamaño (de hasta 6,6 kilovoltios).
Se trata, en concreto, de dispositivos que reducen las pérdidas de energía y pueden trabajar con una mayor potencia, como la que poseen los molinos que se instalan actualmente, sobre todo, en alta mar.
La innovación forma parte de la tesis doctoral del ingeniero Eduardo Burguete, calificada en la UPNA con sobresaliente “cum laude”.
La potencia de los aerogeneradores va en aumento y cada vez se proyectan molinos de mayor potencia, sobre todo, en alta mar. Los aerogeneradores de tierra utilizados mayoritariamente hasta ahora trabajan a una tensión de 0,6 kilovoltios, pero ya se están instalando otros de hasta 3,3 kilovoltios en el mar.
Dichos aerogeneradores funcionan convirtiendo la energía cinética del viento en energía mecánica, a través de una hélice, y en energía eléctrica, gracias a un alternador. “Para poder introducir esa energía en la red eléctrica, es preciso transformarla mediante convertidores electrónicos, que adecuan la forma de onda de la corriente. Estos convertidores están formados por transistores, que son dispositivos semiconductores con una limitación de tensión y corriente”, explica Eduardo Burguete.
AUMENTO DE POTENCIA
Al aumentar la capacidad de los aerogeneradores, los transistores no pueden convertir toda esa potencia, debido a la limitación de tensión y corriente que hemos mencionado. Por eso, se han utilizado hasta ahora la paralelización y la serialización de semiconductores. Ambos procesos presentan limitaciones y pérdidas de potencia.
Frente a esa situación, Burguete plantea una tercera opción con el empleo de los denominados convertidores multinivel. Es decir, estructuras formadas por varios transistores que consiguen aumentar la tensión de trabajo (reduciendo las pérdidas) y aseguran que los transistores bloquean la tensión para la que han sido diseñados (no una superior). Además, estos convertidores requieren un menor filtrado de la corriente para ser inyectada en la red eléctrica.
La solución ya ha sido probada mediante simulación e, incluso, se ha construido un prototipo a escala para comprobar sus ventajas.
En su tesis doctoral, dirigida por el profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Jesús López, el investigador propone convertidores de cinco niveles, que incluyen uno o dos condensadores grandes, además de otros cuatro pequeños por cada fase. “La principal novedad de estos modelos son estos pequeños condensadores, que evitan serializar transistores, asegurando el reparto de tensión entre ellos, y reducen las sobretensiones que aparecen en los apagados y encendidos de los transistores. Estos pequeños condensadores permiten que los transistores puedan conmutar de manera más rápida reduciendo las pérdidas, y que el convertidor pueda trabajar con una mayor corriente y, por tanto, potencia”, indica.
Los convertidores propuestos se probaron mediante simulación y se construyó también un prototipo a escala para analizar su correcto funcionamiento y validar sus ventajas. “Los resultados mostraron que estos convertidores pueden reducir el estrés de tensión que soportan los transistores al apagarse, posibilitando una reducción de las pérdidas o un aumento de la energía transformada, además de no requerir elementos adicionales para asegurar el reparto de tensión de bloqueo de los transistores”, concluye el investigador.
BREVE CURRÍCULUM
Burguete es licenciado por la UPNA en Ingeniería Industrial especialidad Electrónica y máster de Energías Renovables: Generación Eléctrica. Entre 2010 y 2014, trabajó en la UPNA como docente e investigador dentro de un proyecto sobre energía eólica “offshore” (en alta mar). Su labor investigadora se ha traducido en varios artículos publicados en revistas científicas y su participación en varios congresos internacionales, además de registrar dos patentes (una, relacionada con turbinas eólicas; y otra, la recogida en su tesis: un convertidor electrónico multinivel de potencia).
Este ingeniero trabaja en I+D en el departamento de Energía Eólica de Ingeteam Power Technology
Desde 2014, trabaja como ingeniero en I+D en el departamento de Energía Eólica de Ingeteam Power Technology, una empresa multinacional que desarrolla sus productos para el sector de de la energía y para las industrias de la transformación de metales, naval y de tracción ferroviaria.
