Sare elektrikoak

SARE ELEKTRIKOAK

Sare elektrikoen paradigma aldatzen ari da; izan ere, jatorri berriztagarriko sorkuntza sistemak, biltegiratze sistemak eta energia transmititzeko beste potentzia bihurgailu elektroniko batzuk (hala nola erdi tentsioko eta goi tentsioko korronte zuzeneko loturak) zein horniduraren kalitatea hobetzeko beste batzuk (FACTS ekipoak, esaterako) masiboki integratzen ari dira.

Sare Elektrikoetako ikerketa taldea buru-belarri ari da bihurgailu kopuru geroz eta handiagoa duten sare elektriko modernoen esparruan soluzioak ikertzen, garatzen eta enpresa ehunera transferitzena.

Taldearen jarduera, batez ere, 4 ikerketa lerrotan oinarritzen da.

• Modelatzea, aztertzea, simulatzea eta baliozkotzea
• Sarera konektatutako potentzia bihurgailuen kontrola
• Sare elektrikoen plangintza eta kudeaketa
• Erdi tentsioko eta potentzia handiko sistemak

Ikerketa lerroak

Modelatzea, aztertzea, simulatzea eta baliozkotzea

Sare elektriko klasikoen modeloak, sorgailu sinkrono handien dinamika elektromekanikoak nagusi zituztenak, sistemaren maiztasuna eta tentsioa konstantea edo ia konstantea zelako premisapean garatzen ziren. Hala ere, potentzia bihurgailuak sare modernoetan modu masiboan sartzearen ondorioz, premisa hori jada ez da baliozkoa. Sorgailu sinkronoen ordez, sareko perturbazioen aurrean berez erantzuten ez duten bihurgailuak integratzen ari dira pixkanaka, eta horrek aldaketa askoz handiagoak eragiten ditu maiztasunean eta tentsioan.

Zentzu horretan, ikerketa taldean tresna matematikoak eta sistema elektriko modernoen portaera ereduak garatzen ditugu, interakzio elektromekanikoak ez ezik elementu pasiboei eta bihurgailuen kontrol estrategia azkarrenei lotutako dinamika elektromagnetikoak ere aztertzeko (korrontea eta tentsioa erregulatzeko begiztak, etab.). Helburua da nahi ez diren oszilazioen jatorria identifikatzea eta sistema horien egonkortasuna ebaluatzea, ondoren portaera hori hobetuko duten irtenbideak garatzeko. Eredu horien bidez, denbora-domeinuko simulazioak ere egiten ditugu (offline eta denbora errealean), eta simulazio horiek sistemak hainbat baldintzatan duen portaera ebaluatzeko balio digute.

Matlab/Simulink® eta Python oinarri hartuta garatu ditugun eredu edo tresna analitiko propioekin lan egiten dugu, baita tresna komertzialekin ere, sektoreko industriarekin lankidetzan egindako proiektuetan. Zehazki, sare elektriko modernoak aztertzeko bi tresna propio ditugu. Alde batetik, Matlaben programatutako CSTEP® tresnari esker, eredu analitikoak modu erdiautomatikoan eraiki ditzakegu, seinale txikiko egonkortasuna aztertu eta haren denbora-domeinuko simulazioak egiteko. Bestetik, Matlab/Simulink ingurunean oinarritutako DFPF tresnak aukera ematen digu bihurgailuak dituzten sare elektrikoen orduetako edota egunetako simulazioak egiteko. Abantaila da tresnak maiztasunaren eta tentsioaren dinamikak adierazten dituela, eta horrek maiztasuna eta tentsioa erregulatzeko kontrol estrategiak garatzea eta aztertzea ahalbidetzen duela.

Sarera konektatutako potentzia bihurgailuen kontrola

Lerro honetan, jarduera kontrol maila desberdinetara bideratuta dago. Alde batetik, bihurgailuen korrontea eta tentsioa kontrolatzeko “barruko” erregulazio begiztak garatzen lan egiten dugu. Begizta horiekin batera, sarearekin sinkronizatzeko estrategiak ere garatzen ditugu. Bestalde, grid-following kontrol klasikoez gain, maila altuagoko kontrol loturak garatzen ditugu sarerako zerbitzu gehiago emateko. Esperientzia zabala dugu grid-supporting eta grid-forming algoritmoekin, sareko maiztasun eta tentsioaren erregulazioan parte hartzeko, eta teknika berriak planteatzen edo dagoeneko garatuta dauden teknikak egokitzen lan egiten dugu, bihurgailuek desoreken, hutsegiteen, harmonikoen presentziaren, fase jauzien eta abarren aurrean duten erantzuna hobetzeko. Gainera, algoritmoak garatzen ditugu, funtzionaltasun berriak emateko, hala nola islanding edo black-start funtzioak.

Oro har, proposamen berriak garatzen ditugu, sintonia irizpideak planteatzen ditugu (metodo klasikoen bidez edo optimizazio algoritmoak erabiliz), eta estrategia horiek baldintza desberdinen edo ziurgabetasunen aurrean sisteman nola jarduten duten ebaluatzen dugu.

Garatutako kontrol estrategiak ebaluatzeko, Mikrosare esperimental bat dugu, sorkuntza fotovoltaikoko sistemekin, energia biltegiratze sistemekin eta iturri programagarriekin. Gainera, gaur egun Power Hardware-in-the-Loop (PHIL) plataformak garatzen ari gara, bai AC sistemetarako, bai DC sistemetarako.

Sare elektrikoen plangintza eta kudeaketa

Ikerketa lerro honen helburua da sare elektrikoen eragiketan malgutasuna hobetzea, non sorkuntzaren zati handi bat geografikoki bananduta dagoen. Sare elektriko batean sortu, biltegiratu eta kontsumitutako energia hobeto erabiltzea ahalbidetuko diguten estrategiak garatzen lan egiten dugu.

Alde batetik, energiaren sorrera eta eskaera iragartzeko algoritmoak garatzen ditugu, zeintzuek sistemaren eragiketan erabaki hobeak hartzeko aukera ematen diguten. Adibidez, sarera konektatutako biltegiratze sistema baten karga egoeraren maila optimoa erabakitzen, zenbait gailu aktibatzeko une onena noiz den aukeratzen, edo sistemaren potentzia fluxuak optimizatzeko sarearen konfigurazio egokiena zehazten laguntzen digute.

Bestalde, hainbat motatako aktibo energetikoak koordinatzeko algoritmoak garatzen ditugu, hala nola sarera konektatutako bateriak eta aktibo termikoak, esaterako bero ponpak edo metagailu termikoak. Zentzu horretan, taldeak ezagutza handia du merkatu elektrikoak erregulatzeko mekanismoei buruz, eta, horri esker, transferentzia proiektu askotan lan egin ahal izan du, gailuak sarean integratzeko, herrialdeko tokiko araudia beteta.

Erdi tentsioko eta potentzia handiko sistemak

Lerro honetan, sare elektrikoetara konektatutako azpiegitura elementuak eta ekipoak garatzen dihardugu nagusiki. Jardueren ardatza da sareetako interkonexio elementuak (batez ere transformadoreak), energia bihurtzeko eta sortzeko ekipoak, babeserako gailuak eta abar garatzea eta esperimentatzea.

Bereziki, banaketako transformadoreen inguruko esperientzia handia dugu. Gailu horiek fideltasun maila desberdinekin modelatzeaz gain, konexio (inrush) korronteak edo sorkuntza ekipoen kontrolekiko interakzioak bezalako alderdiak ebaluatzeko, ezagutza handia dugu harguneen aldagailu azkarrak dituzten transformadoreen garapenean, zeintzuek tentsio mailak modu dinamikoan eta kargan aldatzeko balio baitute. Azken urteotan, erdi tentsioko eta potentzia handiko bihurgailuen garapenari eta kontrolari buruzko ezagutza ere eskuratu dugu, topologia modularretan oinarrituta, hala nola kateko H zubietan (cascaded H-bridge) edo MMCetan (modular multilevel converters).

Errealitatetik gertu dauden inguruneetan proba esperimentalak egiteko, Erdi Tentsioko Laborategi berezi bat dugu. Laborategi horrek bi entsegu gune independente ditu, eta horiek alokatu daitezke erdi tentsioko eta potentzia handiko saiakuntzak egiteko. Adibide gisa, duela gutxi Siemens-Gamesa Renewable Energy enpresak laborategia erabili du bere sorgailu eolikoak bapateko tentsio jaitsieren aurrean probatzeko, ekipamendua saldu eta instalatu aurretik haren portaera hobetzeko.

Aplikazioak

Ikerketa taldearentzat interesgarriak diren aplikazioak honako hauek dira: energiaren garraioa eta banaketa, trakzio elektrikoko sistemen barruko banaketa sistemak eta kargarako eta konexiorako azpiegitura, sarera konektatutako biltegiratze sistemak eta jatorri berriztagarriko sortze sistemak, hala nola parke eolikoak edo fotovoltaikoak.

Inguruko eta beste herrialde batzuetako enpresekin lan egiteaz gain, ikerketa taldeak elkarlaneko ikerketa proiektuetan ere parte hartzen du EAEn, Espainian zein Europan.

 

 

 

Lan eta doktoretza eskaintzak

Ezagutu Mondragon Unibertsitateko lan eta tesi eskaintzak, agian zure intereseko posturen bat dugu.