Estrategias de Regulación de Potencia en Aerogeneradores: Control Activo y Pasivo

Sistemas de Limitación de Potencia en Aerogeneradores

La potencia generada en un aerogenerador se regula mediante dos enfoques principales:

• Sistemas Pasivos: Regulación basada en la pérdida aerodinámica inherente al diseño de la pala.
• Sistemas Activos: Regulación mediante el cambio del ángulo de paso de la pala (paso variable) o mediante el control específico en la punta de la pala.

Métodos Específicos de Control de Potencia

El control de la potencia generada se implementa a través de tres métodos fundamentales:

1. Paso Variable (Pitch Control): Sistemas diseñados para maximizar la eficiencia aerodinámica del rotor.
2. Control en Punta de Pala: Sistemas que controlan la potencia modificando el ángulo de paso solamente en la punta de la pala.
3. Control por Entrada en Pérdida (Stall Control): Estos sistemas permiten el diseño de bujes muy sencillos y palas de una única pieza, ya que no requieren sistemas auxiliares complejos para controlar la potencia.

Sistemas Pasivos de Control de Potencia (Paso de Palas Fijo)

Estos sistemas se caracterizan por:

• Son bastante robustos, porque soportan mayores fuerzas de empuje y sobrecargas eléctricas.
• Se suelen utilizar casi exclusivamente en sistemas de conexión a red.
• Incorporan aerofrenos en la punta de la pala para detener la turbina.
• El ángulo de paso permanece constante, y la limitación de potencia se logra únicamente mediante el diseño aerodinámico de la pala.
• Incluyen sistemas con ángulo de paso fijo y variación del área de captación, conocidos como “furling”.

Sistemas Activos de Control de Potencia (Cambio de Paso)

El control activo mediante cambio de paso opera de la siguiente manera:

• Al girar la pala en la dirección de la velocidad del viento incidente, se reduce el ángulo de ataque de la velocidad resultante sobre el perfil, permitiendo controlar las fuerzas de sustentación.
• Durante el proceso de arranque o durante la limitación de potencia, el ajuste del ángulo se realiza de forma continua (generalmente varía entre 1º y 30º).

Funcionamiento según la Carga

A carga parcial, la variación del ángulo de paso es nula. La regulación del ángulo de paso comienza cuando el sistema trabaja a plena carga, con el objetivo de mantener la potencia constante.

Sistemas Activos de Control de Potencia (Pérdida Aerodinámica Activa)

Este método se basa en la provocación controlada de la entrada en pérdida:

• Cuando se alcanza la velocidad del viento nominal, las palas se giran en sentido opuesto a la dirección del viento, lo que provoca intencionadamente la entrada en pérdida aerodinámica.
• Una ventaja clave de los sistemas de pérdida aerodinámica activa frente a los sistemas de cambio de paso tradicionales es que una ligera variación del ángulo de paso consigue una reducción de potencia significativamente mayor.