Modelado y Diseño de un Sistema para la Captación y Conversión de Energía por Medio de Corrientes Marinas

Abstract

Uno de los temas de preocupación a nivel mundial es el constante aumento del calentamiento global como consecuencia de un uso acelerado de los combustibles fósiles, lo que ha llevado a la emisión de toneladas de dióxido de carbono y de gases contaminantes a la atmósfera terrestre. Debido a esto, es necesario investigar y desarrollar nuevas fuentes de energía renovable como son: la eólica, solar fotovoltaica, geotérmica y la oceánica. De esta última, la energía proveniente de las corrientes marinas es una fuente de energía alternativa que ha venido adquiriendo gran popularidad en la última década debido a la gran cantidad de energía que puede ser extraída de los océanos; es por esto, que en este trabajo se presenta el modelado y diseño de una planta de energía eléctrica por medio de corrientes marinas para generación distribuida. Se utilizó una turbina de eje horizontal para la conversión de la energía cinética de las corrientes marinas en energía mecánica, la cual fue modelada empleando la Teoría del Elemento de Pala (BEM Theory, por sus siglas en inglés, Blade Element Momentum Theory), utilizada frecuentemente en el modelado de turbinas eólicas de eje horizontal. Esta turbina se acopló con un Generador Síncrono de Imanes Permanentes (PMSG, por sus siglas en inglés, Permanent Magnet Synchronous Generator) para la conversión de energía mecánica en energía eléctrica. Se desarrolló un programa en Matlab para el diseño de la turbina y se validó mediante una comparación de los resultados obtenidos con el Software QBlade. Utilizando el programa desarrollado, se diseñó una turbina de eje horizontal de 5 metros de radio, con una potencia mecánica aproximada de 20 kW y una eficiencia cercana al 50%, la cual fue acoplada a un PMSG del cual se obtuvo una potencia eléctrica de 19.07 kW, con una eficiencia superior al 90%.