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Energías renovables y calidad de suministro eléctrico

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El aprovechamiento eficiente de los recursos energéticos, particularmente de fuentes renovables, es el eje en el que debe basarse el desarrollo futuro de las sociedades modernas. Este paradigma sustenta la investigación en nuevos sistemas de generación distribuida, más robustos y eficientes que los actuales, y la mejora de la calidad de los canales de distribución de energía eléctrica. En las actuales energías renovables (pilas de combustible, energía solar fotovoltaica, energía eólica, etc.) se utilizan convertidores electrónicos de potencia de alto rendimiento para adaptar la energía disponible de la fuente de energía a la red eléctrica o a la carga a la que se pretende alimentar. Los convertidores más utilizados son los DC-DC y los inversores-rectificadores de potencia. Además, se necesitan sistemas electrónicos precisos de medida de potencia, distorsión, rendimiento, emisiones de ruido electromagnético, etc.. Las capacidades del grupo incluyen los siguientes aspectos: - Diseño y puesta en marcha de convertidores de potencia con alto rendimiento y fiabilidad: Inversores, rectificadores conmutados, convertidores DC-DC y convertidores back to back. - Diseño de sistemas completos de procesado de energía para paneles fotovoltaicos, aerogeneradores, pilas de combustible y baterías. - Diseño y puesta en marcha de métodos de sincronización del convertidor con la red eléctrica. - Diseño y puesta en marcha de algoritmos de seguimiento de la máxima potencia de la fuente de energía para obtener la máxima potencia disponible. - Gestión y control del convertidor para diferentes tipos de funcionamiento, como la entrega de potencia activa a la red o bien la corrección de reactiva y armónicos provocados por otras cargas. - Diseño de sistemas aislados y no aislados de la red de distribución. Sistemas de protección anti-isla. - Diseño de filtros para conexión a red con cumplimiento de normativas. - Diseño integral del convertidor y del control con procesador digital de señal (DSP) para el cumplimiento de normativas de conexión a red. - Evaluación de equipos dedicados a las energías renovables. - Diseño y puesta en marcha de sistemas de medida. - Precertificación de armónicos y compatibilidad electromagnética (EMI-EMC) de equipos dedicados al procesado de potencia en energías renovables y la mejora de la calidad de suministro.

Responsable científico

Garcerá Sanfeliú Gabriel

Participantes

Abellán García Antonio, Pascual Molto Marcos, Sandia Paredes Jesús, Figueres Amorós Emilio, González Medina Raúl, Garcerá Sanfeliú Gabriel, González Espín Francisco José, Martínez Cerver Juan Antonio, Benavent García José Manuel, Miró Orozco Ignacio

Aplicaciones

Inversores fotovoltáicos conectados a red y aislados. Sistemas de generación de energía eólica conectados a red (aerogeneradores). Sistemas de acondicionamiento de energía para pilas de combustible y baterías. Rectificadores activos con capacidad de regeneración de energía. Filtros activos para corrección de armónicos en redes eléctricas.

Ventajas técnicas

Alto rendimiento (eficiencia europea).
Cumplimiento de normativas de armónicos IEC 61000-3-2 y 61000-3-4.
Tamaño y peso reducidos.
Alta fiabilidad y vida media.
Control avanzado con procesador digital de señal (DSP).

Beneficios que aporta

La mayoría de países más industrializados, España entre ellos, están haciendo una firme apuesta por el uso extensivo de fuentes de energía renovables como alternativa a las fuentes convencionales. Dicha apuesta se ha articulado mediante planes específicos de actuación y marcos legislativos que incluyen fuertes incentivos financieros y fiscales. En el caso español, el RD 436/2004 y el actual RD 661/2007 establecen condiciones retributivas ventajosas para instalaciones de generación basadas en energías renovables, lo que ha favorecido la rápida proliferación de pequeñas y grandes instalaciones fotovoltaicas y eólicas. Por otra parte, las renovables suponen una fuente de energía casi insustituible en el caso de instalaciones autónomas donde no llegan las redes de suministro: pequeños núcleos rurales cuya orografía dificulta la instalación de redes de suministro, viviendas particulares alejadas de núcleos de población, etc. Los convertidores para la mejora de la calidad del suministro eléctrico elevan el factor de potencia real (que tiene en cuenta la distorsión además del desplazamiento) a valores muy próximos a la unidad, lo que permite cumplir normativas al respecto y mejora de forma notable la eficiencia. Además, en el caso de los rectificadores activos se dota a los sistemas eléctricos en los que se usan de capacidad de regeneración de energía a la red (aplicaciones típicas: ascensores, grúas, tracción eléctrica, etc.), lo que supone una ventaja competitiva importante respecto a sistemas no reversibles.

Experiencia relevante

El grupo tiene más de 10 años de experiencia en el ámbito de los sistemas electrónicos para la conversión eficiente de energía eléctrica. A continuación se destacan los proyectos de de transferencia de tecnología más recientes, firmados con las empresas SILIKEN S.A., dedicada a energías renovables, y POWER ELECTRONICS S.L., fabricante de variadores de velocidad y arrancadores eléctricos para el control de accionamientos industriales: 1) Mejora de Prestaciones en Inversores Fotovoltaicos de 100kW de la Gama NX-100. Tipo de contrato/proyecto: Convenio de I+D Universidad-Empresa Empresa financiadora: SILIKEN, S.A. Número de investigadores: 3. Duración: desde 28-02-2008 hasta 28-02-2009. Responsable: Emilio Figueres Amorós 2) Sistema eficiente de procesado de energía para conexión a red de aerogeneradores síncronos funcionando en régimen de velocidad variable Tipo de contrato/proyecto: Convenio de I+D Universidad-Empresa Empresa financiadora: SILIKEN, S.A. Número de investigadores: 4. Duración: desde 14-05-2007 hasta 14-09-2008. Responsable: Emilio Figueres Amorós 3) Desarrollo de un inversor trifásico de 100kVA para sistemas de generación fotovoltaica con conexión a red Tipo de contrato/proyecto: Convenio de I+D Universidad-Empresa Empresa financiadora: SILIKEN, S.A. Número de investigadores: 4. Duración: desde 01-10-2006 hasta 01-04-2008. Responsable: Gabriel Garcerá Sanfeliú 4) Modelado y control de inversores trifásicos para sistemas de generación fotovoltaica con conexión a red Tipo de contrato/proyecto: Convenio de I+D Universidad-Empresa Empresa financiadora: SILIKEN, S.A. Número de investigadores: 2. Duración: desde 01-02-2006 hasta 30-09-2006. Responsable: Emilio Figueres Amorós 5) Diseño de los Algoritmos de Control de Un Filtro Activo Paralelo de 70kva para Correccion de Armonicos en Redes Electricas de Baja Tension Tipo de contrato/proyecto: Convenio de I+D Universidad-Empresa Empresa financiadora: POWER ELECTRONICS S.L. Número de investigadores: 3. Duración: desde 04-08-2005 hasta 4-06-2006. Responsable: Emilio Figueres Amorós 6) Sistema Flexible de 100kva para Correccion de Armonicos de Corriente en Redes Electricas y Rectificacion Regenerativa con Alto Factor de Potencia, Controlado Mediante Dsp Tms320lf2407 Tipo de contrato/proyecto: Convenio de I+D Universidad-Empresa Empresa financiadora: POWER ELECTRONICS S.L. Número de investigadores: 3. Duración: desde 26-12-2006 hasta 26-04-2008. Responsable: Emilio Figueres Amorós