18 de agosto del 2023

Estudian cómo la variabilidad del viento y del sol afectan las instalaciones eólicas y fotovoltaicas

-Académicos UMAG y de la UTalca llevan adelante la investigación que busca identificar alternativas para hacer frente a los fenómenos de rachas de viento de mayores velocidades, ya que esto afecta el funcionamiento de las turbinas de los parques eólicos, los que son fundamentales para la producción de hidrógeno

Instalaciones del CERE-UMAG en el campus central de Punta Arenas.

La Región de Magallanes y de la Antártica Chilena posee uno de los mejores recursos eólicos a nivel nacional, estimándose el potencial en 126.000 MW, lo que representa cinco veces la capacidad instalada de la matriz eléctrica nacional (SEN y los sistemas medianos de Aysén y Magallanes) a finales de 2020, según cifras del Ministerio de Energía.

En cuanto a la energía eléctrica eólica generada, esta podría llegar a 541.581 GWh al año (siete veces la generación de la matriz eléctrica actual), lo que se traduciría en una producción de 10 millones de toneladas de hidrógeno verde anual total en la dicha zona, que podría significar que Chile pase del actual 0,1% de producción global a un 13% aproximadamente. Sin embargo, todas estas proyecciones podrían verse afectadas por un factor externo: el cambio climático, el que estaría influyendo en la variabilidad del viento en la zona.

El proyecto anillo “Centro de investigación multidisciplinaria en tecnologías energéticas inteligentes y sostenibles para regiones Subantárticas bajo crisis climática”, adjudicado por la Universidad de Talca estudiará justamente los cambios en la variabilidad del sol y del viento en las regiones del Maule y de Magallanes, y cómo afectaría a las instalaciones fotovoltaicas y eólicas.

En dicho proyecto, colabora la Universidad de Magallanes. Y en el marco de este trabajo, el investigador de la UTalca, Marco Rivera, visitó la institución y se reunió con el director del Centro de Estudios de los Recursos Energéticos CERE-UMAG, Humberto Vidal.

Rivera indicó que, como consecuencia del cambio climático, se ha podido observar en la zona austral un incremento en las ráfagas de viento y, que, si bien esto pareciera ser algo beneficioso para los sistemas eólicos, en realidad no lo es, ya que el viento muy fuerte hace que las turbinas no tengan la capacidad de poder girar a una alta velocidad, por lo que deben ser desconectadas.

Esto afecta no sólo el desempeño del sistema eólico y su vida útil, sino que también económicamente a la empresa que está generando a través de esta fuente de energía. “Queremos ver cuáles son las alternativas que tenemos, para integrar la energía eólica a la producción de hidrógeno verde, hacer que ésta sea más sostenible en el tiempo, que se adapte mejor a las condiciones de viento que tenemos; y ver y estudiar qué configuraciones de topología de convertidores, técnicas de control o de sistemas en general son requeridas para poder asegurarnos que, estas fuentes, de energía puedan operar normalmente”, explicó.

Humberto Vidal, en tanto, detalló que “con este proyecto queremos ver que efectos está teniendo esto en la zona centro-sur, la variabilidad de clima y sus efectos en el campo energético”. El académico complementó que “hemos podido observar que tanto la radiación solar como las ráfagas de viento están cambiando sus patrones y este proyecto plantea de qué manera podemos ponerle ingeniería para que, por ejemplo, aquellas plantas fotovoltaicas o aquellos parque eólicos que están proyectados no tengan problemas en su funcionamiento en 10, 15 o 20 años más, todo esto considerando las proyecciones que se han hecho para Magallanes, con un crecimiento eólico nunca antes visto, ni siquiera en el país con grandes parques eólicos de más de 400 aerogeneradores”.

A mediados de mayo en el campus central, se reunió el equipo del CERE UMAG con el doctor Marco Rivera, uno de los investigadores UTalca que dirige el proyecto. En la fotografías aparece de izquierda a derecha: María Rosa Gallardo, ingeniera de proyectos del CERE-UMAG, Dr. Marco Rivera, investigador UTalca; Víctor Fontalbo, académico Ingeniería Mecánica UMAG, Iván Andrade, director Departamento Ingeniería en Electricidad y; Humberto Vidal, director del CERE-UMAG.

Al igual que Rivera, el director del CERE comentó “estamos empezando a ver aumentos de frecuencia en eventos de rachas de viento muy importantes. Por ejemplo, tenemos información que nos entregó la empresa Pecket Energy, que en diciembre y en enero de la temporada 2022-2023 tuvimos una ocurrencia de viento de 168Km/h en menos de dos meses y en tres ocasiones, entonces esto no es normal. La hipótesis nuestra es que estos fenómenos se están produciendo como consecuencia del cambio climático”.

Y agregó que “si tenemos rachas de 168Km/h, entonces podemos llegar a tener un viento constante de 100 o 120 kilómetros por hora y los aerogeneradores con estas condiciones simplemente no funcionan, entran en modo protección y quedan girando sin carga hasta que pueda volver a funcionar de manera segura”.

En relación con el despliegue de los parques eólicos que se proyectan, Vidal dijo que el estudio aportaría a determinar si, efectivamente, se va a producir un tipo de impacto y “ver qué propuestas de ingeniería podemos hacer para aumentar su rango de funcionamiento”.

En este momento hay siete proyectos de producción de hidrógeno y derivados en Magallanes. Y según Vidal “si solamente la primera etapa comercial de estas iniciativas se llegara a concretar, tendríamos 12 GW de potencia eólica instalada en la región. Hoy la potencia instalada total en Chile son 6 GW, es decir estaríamos duplicando la capacidad instalada en el país”.

Líneas de investigación del proyecto

El académico de la Universidad de Talca comentó que además querían ver cómo a través de las nuevas tecnologías o sistemas inteligentes podían mejorar el desempeño de estas instalaciones (fotovoltaicas y aerogeneradores), “algo sumamente importante”, destacó, “si se considera el cambio que queremos hacer en el país hacia el carbono neutralidad”.

Este proyecto es multidisciplinario y transdisciplinario con investigadores de distintas áreas como por ejemplo Electrónica de Potencia a cargo de Iván Andrade, del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la UMAG, junto a un equipo de la UTalca con quienes se encuentran desarrollando nuevas tecnologías de convertidores de potencia, así como también nuevas técnicas de control.

“Tenemos un área de energías renovables en particular energía eólica que dirige el Dr. Humberto Vidal, con el que estamos estudiando toda esta variabilidad de vientos en la Región de Magallanes, estimando algunos modelos para determinar cómo ha sido esta variación y cómo viene en el futuro. Otra línea, que dirige el profesor Samuel Ortega de la UTalca con el que estamos haciendo este mismo estudio de variabilidad, pero con energía solar, otra dedicada nuevos combustibles verdes dirigida por el profesor Carlos Restrepo y también nuevos almacenamientos de combustibles y, finalmente, una línea dirigida por Nelly García, también de la UTalca que tiene como objetivo ver cómo estos nuevos desarrollos y avances tecnológicos pueden ser implementados y ser económicamente factibles. Con estas cinco líneas buscamos poder contribuir al estado del arte, a generar nuevos conocimientos con nuestra expertise, uniendo esfuerzos entre ambas universidades”, concluyó Rivera.