El sistema, denominado GENERA, se basa en un generador de inducción de doble alimentación (DFIG) y plantea mejoras en densidad de potencia, dimensiones, emisiones acústicas y consumo de materiales. Una de sus principales características es que prescinde de imanes permanentes y materiales de tierras raras incluso en las clases de mayor potencia.
Hasta 700 W/kg de densidad de potencia
El diseño alcanza densidades de potencia de hasta 700 W/kg, aproximadamente un 10 % más que su generación precedente. Al mismo tiempo, la longitud del generador se ha reducido alrededor de un 25 %.
Esta reducción facilita su integración en la góndola y puede simplificar la logística de los equipos destinados a turbinas con potencias superiores a 10 MW, al permitir recurrir a camiones y contenedores estándar en determinados proyectos.
El sistema tampoco necesita ventiladores externos de refrigeración, por lo que evita el consumo eléctrico auxiliar asociado a estos componentes. Esto permite destinar una mayor proporción de la electricidad generada a la producción neta de la turbina.
Otro de los cambios se encuentra en el comportamiento acústico. Las emisiones de ruido se reducen en 6 dB(A) respecto a la generación anterior, una característica especialmente relevante para instalaciones situadas en zonas sometidas a restricciones acústicas.
Un generador que prescinde de tierras raras
GENERA utiliza una arquitectura DFIG y puede emplearse en diferentes clases de potencia sin recurrir a materiales de tierras raras.
Esta característica cobra especial importancia en las turbinas de gran potencia, donde otras arquitecturas de generación pueden utilizar imanes permanentes que incorporan estos materiales.
La extracción y el procesamiento de tierras raras se concentran geográficamente en un número limitado de países, circunstancia que puede introducir riesgos relacionados con los precios y el suministro. Prescindir de estos materiales permite reducir esa dependencia dentro del tren de transmisión del aerogenerador.
Los devanados del generador, además, pueden fabricarse en aluminio o cobre dependiendo de las necesidades del proyecto. Esta flexibilidad permite valorar factores como el coste, la disponibilidad de materias primas y las características técnicas requeridas.
Integración con la caja de engranajes
El generador está diseñado para funcionar con diferentes cajas de engranajes, aunque también puede integrarse con arquitecturas específicamente optimizadas para turbinas eólicas de elevada potencia.
Una de ellas es REVO, un concepto de transmisión que alcanza una densidad de par de 300 Nm/kg. El objetivo de este tipo de soluciones es conseguir trenes de transmisión más compactos o incrementar la potencia sin aumentar proporcionalmente las dimensiones del conjunto.
La coordinación entre generador y caja de cambios permite optimizar la relación de transmisión y la eficiencia global del sistema. También busca facilitar la gestión de potencia reactiva, la compatibilidad con la red eléctrica y la integración del aerogenerador dentro de los parques eólicos.
Configuración adaptada a cada proyecto
Las características del generador pueden configurarse en función de las necesidades concretas de cada instalación. Entre las variables se encuentran el material empleado en los devanados, las restricciones acústicas y los condicionantes relacionados con el transporte y la instalación.
Esta modularidad resulta especialmente relevante en un sector en el que las características de las turbinas pueden variar considerablemente dependiendo de si se destinan a instalaciones terrestres u offshore, de su potencia y de las condiciones específicas del emplazamiento.
Monitorización del tren de transmisión
La evolución de estos sistemas también está vinculada a la digitalización del mantenimiento. Mediante sensores de vibración y sistemas de monitorización es posible supervisar diferentes componentes del tren de transmisión, desde el cojinete principal hasta la caja de cambios, el acoplamiento y el generador.
La información recopilada puede centralizarse para analizar tanto aerogeneradores individuales como conjuntos completos dentro de un parque eólico. El análisis de estos datos permite detectar anomalías y planificar intervenciones de mantenimiento antes de que se produzcan determinados fallos.
Este enfoque busca reducir las paradas no planificadas, optimizar los intervalos de mantenimiento y aumentar la disponibilidad de las turbinas durante su vida útil.
Menos masa para las futuras turbinas eólicas
La reducción de peso y dimensiones de los componentes del tren de transmisión adquiere mayor importancia a medida que aumenta la potencia de los aerogeneradores.
Una menor masa puede reducir las exigencias estructurales sobre torres y cimentaciones, además de facilitar el transporte y la instalación de los equipos. Los diseños más compactos también pueden simplificar el acceso a emplazamientos con mayores restricciones logísticas.
La combinación de una mayor densidad de potencia, menor dependencia de determinados materiales críticos y sistemas de monitorización digital refleja una de las líneas de evolución de la industria eólica: aumentar la potencia de las turbinas sin incrementar en la misma proporción el tamaño, la masa y la complejidad de sus componentes.
