Sesiones 5 y 6: el aerogenerador autoorientable

Los aerogeneradores ya forman parte del paisaje en la zonas ventosas. El viento es una fuente de energía limpia e inagotable, pero tiene el inconveniente de ser imprevisible e intermitente. Así las cosas, es vital aprovechar al máximo su potencial encarando siempre sus aspas al viento como ya hacían desde hace siglos los molinos de trigo.

Para ello el aerogenerador incorpora un servomotor que orienta el rotor del generador (acoplado mediante un mecanismo multiplicador de la velocidad a las aspas) al viento. Para ello, el ladrillo del Mindstorm NXT 2.1 le pregunta al ladrillo almacenador y medidor de energía por la potencia que produce el generador. Si tras el último movimiento del servomotor esta producción ha mejorado es que el eje del generador a reducido el ángulo respecto del viento y vuelve a moverse en el último sentido. Si por contra el último movimiento del servomotor ha provocado una reducción en la producción de potencia eléctrica es que ha llegado el momento de invertir el sentido de giro del servomotor. Y vuelta a empezar. Se trata de dos bucles seguidos dentro de un bucle infinito.

Parece sencillo y obvio, pero la cosa es más complicada: como se puede observar haciendo pruebas en el prototipo con en el NXT2.1 Data Loggin (usar el ladrillo Mindstorm como tarjeta de adquisición de datos con representación de gráfica en tiempo real) los resultados demuestran que:

Primero, la producción de potencia tiene muchos picos causados por la conmutación del colector de delgas de la dinamo (suongo). Esto motiva que tengamos que hacer varias medidas y ponderarlas para obtener un valor de potencia eléctrica con el que hacer comparaciones con potencias anteriores.

Segundo, la variación de la potencia al variar el ángulo con respecto del viento tiene un cierto retraso motivado por el momento de inercia de rotor de la turbina. Conviene entonces introducir un pequeño retardo entre el giro del servomotor y la medida de la potencia que sea suficiente pero no excesivo.

Y tercero, el ángulo mínimo que tiene que girar el servomotor para que la mejora/empeoramiento de la producción sea fiable. Si es demasiado pequeño, no se percibe cambio en la potencia. Si es demasiado grande, nunca encontraremos el ángulo óptimo.

Corresponde entonces hacer muchos ensayos y comparativas con el Data Logging y con el prototipo en condiciones reales para optimizar el número de medidas a ponderar, el retardo y el ángulo de giro.

Dejo la palabra a los alumnos del ANDALUCÍA PROFUNDIZA para que expliquen ellos mismos el aerogenerador autoorientable y la comparativa entre los diferentes programas de gestión del mismo que realizaron ellos mismos.