Cálculo del rendimiento de miniaerogenerador para eólica

A diferencia de los aerogeneradores de gran potencia instalados en campo abierto, la tecnología de los miniaerogeneradores para eólica todavía está en pleno desarrollo y su eficiencia es muy inferior.

La razón del menor rendimiento  es que estos aerogeneradores se instalan, por lo general,  en zonas donde las condiciones del viento son más desfavorables por su variabilidad, pero estas limitaciones no se pueden controlar. Lo que si se puede añadir, controlar y depurar es el sistemas de control de los aerogeneradores de pequeña potencia actuales. Los algoritmos de estos sistemas de control no tienen la capacidad de adecuarse a situaciones cambiantes en la velocidad del viento.

Para que exista buen rendimiento, la velocidad del viento y la del aerogenerador deben estar relacionadas de forma directa. Esta relación se programa en un algoritmo que se encarga del seguimiento del punto de seguimiento de máxima potencia (MPPT, Máximum Power Point Tracking).

La eficiencia de la turbina en la transformación de energía cinética en energía mecánica se expresa mediante el coeficiente adimensional Cp. Para cada velocidad del viento existe una velocidad angular del aerogenerador que maximiza el valor de Cp.

El control del MPPT actúa sobre la velocidad de rotación del aerogenerador, ya que la operación del equipo a velocidad variable permite maximizar el coeficiente de potencia Cp.  De ahí que el objetivo de estos algoritmos sea hacer girar al aerogenerador a una velocidad angular tal que el coeficiente de potencia sea máximo (Cpmáx).

Los miniaerogeneradores de alta gama incorporan algoritmos MPPT que requieren el conocimiento de las características aerodinámica de la turbina eólica la cual es complicado de determinar (complejidad de la aerodinámica, dispersión de algunos parámetros de fabricación, complejidad de los procedimientos de testeo…) y no se mantiene constante a lo largo de su vida útil (cambios en la densidad del aire, acumulación de suciedad en la superficie de las palas, erosión…).

Se están estudiando nuevos algoritmos MPPT adaptativos, los cuales no necesitan el conocimiento previo de la aerodinámica del equipo sino que lo miden mediante el par de las palas la cual se utiliza como señal de realimentación para variar el ángulo de incidencia de las palas y así modificar la velocidad del buje para optimizar el parámetro Cp.

Pero estos controles adaptativos para minieólica no están implementados comercialmente en los aerogeneradores por lo que habrá que esperar.