Modelado y simulación de un sistema eólico con una turbina Skystream 3.7 basado en Bond Graph

Abstract

Since 1957, the visionary L. Vadot had the interest to develop wind turbines that, by generating electric power, reduced the cost of electric service at that time and to date, it is common to find various investigations for the aforementioned purpose, one of which is shown in this writing. Such is the case of the methodology called Bond Graph, whose invention is due to professor H. Paynter, who developed it in 1961. It should be noted that it is a technique that allows the unification of different energy systems, because of this, it is selected for to carry out the present investigation to obtain the equivalent in Bond Graph of a wind turbine model Skystream 3.7, prior to obtaining the different representative subsystems of the chosen wind system, the current problems related to climate change and the importance of the use of Alternate energies. Afterwards, the importance of the modeling of systems is emphasized, in order to later define the Bond Graph technique as such, going through the rules that govern it, as well as the exemplification of a pair of dynamic systems to favor the understanding of versatility of the method. Then, the details of the wind turbine chosen for the investigation are presented, from its origins, manufacturing characteristics, monitoring complements, certificates and comparisons with turbines of its kind. By having a general overview of the subsystems that make up the wind turbine system, each of them is developed by Bond Graph, and the simulation of each of the subsystems raised by the 20Sim software is presented, where the generalized scheme that represents the proposed wind system.

Desde 1957 que el visionario L. Vadot tuvo el interés por desarrollar turbinas eólicas que mediante la generación de energía eléctrica redujeran el costo del servicio eléctrico en aquella época y hasta la fecha, es frecuente encontrar diversas investigaciones con el n mencionado, una de las cuales es mostrada en el presente escrito. Tal es el caso de la metodología denominada Bond Graph, cuya invención se debe al profesor H. Paynter, quien la desarrolló en 1961. Cabe señalar que es una técnica que permite la unificación de diferentes sistemas de energía, debido a ello, es seleccionada para llevar a cabo la presente investigación para obtener el equivalente en Bond Graph de una turbina eólica modelo Skystream 3.7, previamente a la obtención de los diferentes subsistemas representativos del sistema eólico elegido, se aborda la problemática actual relativa al cambio climático y la importancia del uso de energías alternas. Posteriormente, se hace hincapié en la importancia del modelado de sistemas, para después, definir como tal la técnica de Bond Graph, pasando por las normas que la rigen, así como la ejemplificación de un par de sistemas dinámicos para favorecer la comprensión de la versatilidad del método. Luego, se presentan los detalles propios de la turbina eólica elegida para la investigación, desde sus orígenes, características de fabricación, complementos de monitoreo, certificados y comparativos con turbinas de su clase. Al tener un panorama general de los subsistemas que conforman el sistema de la turbina eólica, se desarrolla cada uno de ellos mediante Bond Graph, además se presenta la simulación de cada uno de los subsistemas planteados mediante el software 20Sim, en donde también se muestra el esquema generalizado que representa al sistema eólico planteado.