Caracterización de la turbina eólica ubicada en el Instituto Tecnológico de Costa Rica

La caracterización del desempeño de sistemas de energía renovable es fundamental para optimizar su eficiencia y viabilidad operativa. En este contexto, el presente proyecto tiene como objetivo la caracterización de la turbina eólica instalada en el Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC) mediante la implementación de un sistema de medición basado en sensores. Este sistema permitirá monitorear variables clave como la velocidad del viento y los parámetros eléctricos del sistema, incluyendo voltaje, corriente, frecuencia y potencia en corriente alterna y directa. En las últimas tres décadas, el TEC ha impulsado diversas iniciativas relacionadas con la energía eólica. En la década de los 90, con el apoyo de la Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE) y el Energy Research Center of the Netherlands (ECN), se instaló una primera turbina que contribuyó a la caracterización del viento en el campus. No obstante, esta fue descartada entre 2015 y 2016. A raíz de este proceso, en 2018 se estableció el Laboratorio de Investigación en Energía Eólica (LIENE), enfocado en el estudio y desarrollo de turbinas de baja escala. Desde noviembre de 2024, el TEC cuenta con una nueva turbina eólica en funcionamiento. Sin embargo, hasta el momento no se han realizado mediciones detalladas sobre las condiciones externas en las que opera ni sobre su potencia generada. Este proyecto busca llenar ese vacío de información, alineándose con el marco del proyecto de la VIE "Desempeño de turbinas eólicas de eje horizontal con dispositivos de control de flujo en condiciones de turbulencia", y asegurando la continuidad en el análisis de turbinas dentro de la institución.
Por consiguiente, se va a implementar un sistema de mediciones con sensores en la turbina eólica que se colocarán estratégicamente para que se registre y se analicen las variables mencionadas. Esto con el fin de optimizar su operación y contribuir a estudios de eficiencia energética y modelos de predicción.
Para llevar a cabo el proyecto, se instalarán los siguientes dispositivos de medición en la turbina eólica:
• Anemómetro: Este se encargará de medir la velocidad y dirección del viento.
• Sensor PZEM-0047: El dispositivo medirá el comportamiento eléctrico de la turbina, lo cual permitirá que se registre la potencia generada en diferentes condiciones de viento. Además, para que analizar el desfase entre el voltaje y la corriente, lo que permitirá evaluar el factor de potencia y posibles pérdidas eléctricas.
Los datos que se recopilen serán enviados a un sistema de adquisición de datos (DAQ), donde serán almacenados y pueden ser procesados para su posterior análisis. La implementación de este sistema de medición proporcionará múltiples beneficios, tanto en el ámbito de la investigación como en la operación de la turbina, ya que dicho análisis de la relación entre la velocidad del viento y la potencia generada permitirá realizar ajustes operativos para maximizar el rendimiento energética, además, se podrán establecer estrategias de mantenimiento predictivo que reduzcan costos operativos y eviten paradas inesperadas.

Caracterizar de la turbina eólica ubicada en el Instituto Tecnológico de Costa Rica.

Energías renovables y no convencionales