El ingeniero pamplonés que ha encontrado la clave para que los aerogeneradores gigantes fallen mucho menos
La investigación se ha centrado en el sistema de control del aerogenerador, el “cerebro” que decide cómo deben colocarse las palas en cada momento. El objetivo ha sido diseñar un modelo capaz de adaptarse a un viento cambiante y a las vibraciones de torres muy altas, que tienden a comportarse como grandes mástiles flexibles.
Según ha explicado el propio Arellano, el sector avanza hacia aerogeneradores cada vez más grandes y elevados para captar mejor la energía del viento. Sin embargo, este crecimiento plantea problemas técnicos importantes, ya que una torre más alta limita la rapidez con la que pueden girar las palas sin generar vibraciones excesivas que dañen la estructura.
La tesis plantea afrontar este reto desde el control del sistema, y no desde la construcción de nuevas torres. En lugar de reforzar la estructura con más material, propone un sistema de control robusto capaz de pilotar el aerogenerador de forma segura en múltiples escenarios, incluso en condiciones adversas.
Para ello, el trabajo se ha basado en una técnica conocida como Quantitative Feedback Theory (QFT), que permite diseñar controladores teniendo en cuenta distintas situaciones reales y no solo un caso ideal. De este modo, el aerogenerador puede responder correctamente sin comprometer la estabilidad de la torre ni aumentar el desgaste de los componentes.
La tesis ha estado codirigida por Jorge Elso Torralba, profesor del Departamento de Ingeniería e investigador del Instituto de Smart Cities (ISC) de la UPNA, y por Marta Barreras Carracedo, entonces responsable de Ingeniería de Control Onshore en Siemens Gamesa y actual directora de tecnología en RenerCycle.
Otro aspecto clave del estudio ha sido el análisis del desgaste acumulado de los componentes a lo largo de toda la vida útil del aerogenerador. La investigación no se ha limitado a los esfuerzos puntuales, sino que ha tenido en cuenta los millones de pequeñas cargas que soporta la máquina durante años, un enfoque que permite diseñar sistemas más duraderos.
Este planteamiento contribuye a reducir el coste nivelado de la energía, es decir, el precio medio por kilovatio-hora producido, al disminuir tanto la necesidad de material como los gastos de mantenimiento y reparación.
El método se ha probado sobre un modelo realista de aerogenerador con 180 metros de altura de buje, representativo de la evolución actual del sector. Además, el trabajo ha dado lugar a una patente de aplicación mundial, al desarrollo de una herramienta específica de diseño de control y a la certificación de la tecnología en un prototipo a escala real, lo que confirma su viabilidad práctica.
Desde el punto de vista medioambiental, Arellano ha subrayado que facilitar aerogeneradores más grandes y altos de forma rentable permitirá aprovechar mejor el viento en zonas menos favorables y avanzar hacia una producción de energía más limpia.
Jesús Arellano Aguado ha cursado en la UPNA Ingeniería de Telecomunicación, el máster en Comunicaciones y el doctorado en Tecnologías de las Comunicaciones, Bioingeniería y Energías Renovables (TECOMBER). Trabaja desde 2011 en Siemens Gamesa Renewable Energy, donde actualmente ocupa el cargo de jefe de Optimización de Flotas, y compagina su labor profesional con la docencia como profesor asociado en el Departamento de Ingeniería de la UPNA.