Alemania obtiene más de su energía renovable de la energía eólica que cualquier otra fuente. Tanto en tierra como en el mar, los parques eólicos han enfrentado una inmensa presión para innovar. Los sistemas deben ser diseñados y construidos para soportar cargas dinámicas y clima severo año tras año sin fallas. Particularmente en los meses de invierno, la acumulación de hielo en las cuchillas ha sido una fuente notoria de paradas no programadas. Aceptando el reto, LEINE LINDE SYSTEMS sólo necesitaba encontrar el socio adecuado para llevar a cabo sus planes: B&R.
Un viento feroz y frío llega desde el noroeste llevando una carga de valiosa energía renovable. Sin embargo, las turbinas de viento permanecen inmóviles, con las palas del rotor incrustadas con una capa de hielo. La tendencia del hielo a acumularse en las palas de la turbina depende de las condiciones atmosféricas. La formación de hielo en las nubes puede ocurrir a temperaturas de -10 °C a 5 °C. Si se añade a eso la alta humedad, la niebla o la lluvia, no es raro que se produzca una acumulación más sustancial. Si las cuchillas heladas siguieran rotando, los trozos que se rompan podrían lanzarse cientos de metros, poniendo en peligro a cualquiera que se encuentre en la zona.
Energía limpia en cualquier clima
LEINE LINDE SYSTEMS sabe cómo se puede prevenir esto. Fundada en 2012, la filial con sede en Hamburgo de la sueca LEINE & LINDE AB se ha establecido como consultora experta para aplicaciones en toda la industria de la energía eólica. Además de los productos de su grupo matriz -incluidos codificadores, anillos colectores, sensores y motores-, la empresa también ofrece servicios de ingeniería de sistemas y gestión de proyectos para aplicaciones de energía eólica. Los mercados de energía eólica más importantes se encuentran actualmente en Europa, China y América del Sur.
Para desarrollar su nuevo sistema de prevención de hielo IPMS, LEINE LINDE SYSTEMS necesitaba encontrar un proveedor para una solución de control compacto. La información recibida de otras partes del grupo de padres informó de experiencias muy positivas con B&R, y los controladores de B&R ya ofrecían interfaces para los sensores EnDat del grupo, por lo que la decisión se tomó rápidamente.
Durante el desarrollo del IPMS, LEINE LINDE SYSTEMS trabajó en estrecha colaboración con el equipo de la sede de B&R en Hannover, desde la preparación de las especificaciones funcionales y de diseño hasta la selección del controlador B&R X20 y los módulos de E/S ideales. "Nuestra asociación con B&R se ha construido teniendo en cuenta la sostenibilidad a largo plazo. Teníamos un objetivo claramente definido de evitar el uso de múltiples sistemas - en lugar de confiar en un socio para toda la solución. B&R ha sido un ajuste perfecto desde el principio", dice Ralf Düllmann, CTO de LEINE LINDE SYSTEMS.
Cuando las condiciones son las adecuadas
El sistema IPMS está diseñado para detectar y prevenir la acumulación de hielo en las palas de los rotores de las turbinas eólicas. Los problemas con el hielo van desde el peso desigualmente distribuido que desequilibra la turbina hasta el peligro de seguridad conocido como "lanzamiento de hielo" cuando las palas se desprenden de su hielo a mitad de la rotación. Para contrarrestar estos efectos, el sistema IPMS supervisa un conjunto específico de parámetros meteorológicos y alerta al personal operativo si las condiciones plantean un riesgo de acumulación de hielo. Una cámara de red instalada en el sistema permite a los operadores ver la situación a distancia mediante un teléfono inteligente o un PC y apagar la turbina inmediatamente o hacer que se dispare un apagado automático por niveles de alarma definidos.
La principal ventaja del sistema IPMS es que proporciona una detección temprana de las condiciones que causan el hielo. Apagar las turbinas antes de que se acumule el hielo ayuda a minimizar la pérdida de rendimiento porque ya no es necesario esperar a que el hielo se derrita para reanudar el funcionamiento. También abre opciones para reaccionar ante diferentes situaciones, como detener la rotación para evitar la acumulación de humedad adicional o encender de antemano un sistema de calentamiento de la cuchilla.
"En la mayoría de los casos, los reglamentos o las licencias de explotación exigen una inspección visual para confirmar que las palas están libres de hielo antes de que la turbina pueda volver a funcionar. Esto es típicamente manejado por un empleado en el sitio, pero con el IPMS la verificación puede ser realizada remotamente. Eso ahorra tiempo y dinero", explica Matthias Finke, director de producto de LEINE LINDE SYSTEMS.
Tendencias de la energía eólica
La tendencia de la industria es hacia turbinas más altas con palas más largas. A medida que escasean los espacios abiertos, las turbinas se colocan cada vez más en zonas de vientos débiles, puertos, zonas industriales y bosques, donde la seguridad desempeña un papel aún más importante.
En lugar de construir simplemente una versión ampliada de una instalación existente, se están rediseñando completamente las nuevas turbinas con una tecnología de sensores más amplia y un uso más eficiente de los materiales de construcción para maximizar tanto la disponibilidad como la seguridad.
En 2015, Alemania generó por primera vez en la historia más electricidad a partir de la energía eólica que de la nuclear. Para 2025, el país se propone aumentar aún más la proporción de electricidad generada a partir de fuentes renovables hasta por lo menos el 40%. A largo plazo, se espera que sólo los parques eólicos marítimos suministren a la red unos 15.000 megavatios. Hoy en día, la energía eólica representa más del 9% de la electricidad producida en Alemania.
Ralf Düllmann, CTO, LEINE LINDE SYSTEMS
"Nuestra asociación con B&R se ha construido teniendo en cuenta la sostenibilidad a largo plazo. Teníamos un objetivo claramente definido de evitar el uso de múltiples sistemas - en lugar de confiar en un socio para toda la solución. B&R ha sido un ajuste perfecto desde el principio."