Título
Modelado y Diseño de un Sistema para la Captación y Conversión de Energía por Medio de Corrientes Marinas
Autor
MIGUEL ANGEL GAYON PEREZ
Colaborador
IVAN ABEL HERNANDEZ ROBLES (Director)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
CIS- Maestría en Ingeniería Eléctrica (Instrumentación y Sistemas Digitales) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA - (CTI) CIENCIAS TECNOLÓGICAS - (CTI) TECNOLOGÍA ENERGÉTICA - (CTI) Plantas de energía eléctrica – Diseño y construcción Generación distribuida Corrientes marinas Turbina de eje horizontal PMSG (Generador Síncrono de Imanes Permanentes) Teoría BEM (Elemento de Pala) Electric power plants - design and construction Distributed generation Marine currents Horizontal axis turbine PMSG (Permanent Magnet Synchronous Generator) BEM Theory (Blade Element Momentum)
Resumen o descripción
Uno de los temas de preocupación a nivel mundial es el constante aumento del calentamiento global como consecuencia de un uso acelerado de los combustibles fósiles, lo que ha llevado a la emisión de toneladas de dióxido de carbono y de gases contaminantes a la atmósfera terrestre. Debido a esto, es necesario investigar y desarrollar nuevas fuentes de energía renovable como son: la eólica, solar fotovoltaica, geotérmica y la oceánica. De esta última, la energía proveniente de las corrientes marinas es una fuente de energía alternativa que ha venido adquiriendo gran popularidad en la última década debido a la gran cantidad de energía que puede ser extraída de los océanos; es por esto, que en este trabajo se presenta el modelado y diseño de una planta de energía eléctrica por medio de corrientes marinas para generación distribuida. Se utilizó una turbina de eje horizontal para la conversión de la energía cinética de las corrientes marinas en energía mecánica, la cual fue modelada empleando la Teoría del Elemento de Pala (BEM Theory, por sus siglas en inglés, Blade Element Momentum Theory), utilizada frecuentemente en el modelado de turbinas eólicas de eje horizontal. Esta turbina se acopló con un Generador Síncrono de Imanes Permanentes (PMSG, por sus siglas en inglés, Permanent Magnet Synchronous Generator) para la conversión de energía mecánica en energía eléctrica. Se desarrolló un programa en Matlab para el diseño de la turbina y se validó mediante una comparación de los resultados obtenidos con el Software QBlade. Utilizando el programa desarrollado, se diseñó una turbina de eje horizontal de 5 metros de radio, con una potencia mecánica aproximada de 20 kW y una eficiencia cercana al 50%, la cual fue acoplada a un PMSG del cual se obtuvo una potencia eléctrica de 19.07 kW, con una eficiencia superior al 90%.
One of the issues of global concern is the constant increase in global warming as a result of an accelerated use of fossil fuels, which has led to the emission of tons of carbon dioxide and polluting gases into the Earth’s atmosphere. Due to this, it is necessary to research and develop new renewable energy sources such as: wind, solar photovoltaic, geothermal and oceanic. Of the latter, energy from marine currents is an alternative energy source that has been getting popularity in the last decade due to the large amount of energy that can be extracted from the oceans; This is why, in this work, the modeling and design of an electric power plant through marine currents for distributed generation is presented. A horizontal axis turbine was used to convert the kinetic energy of marine currents into mechanical energy, which was modeled using the Blade Element Momentum Theory (BEM Theory), frequently used in the modeling of horizontal axis wind turbines. This turbine was coupled with a Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG), for the conversion of mechanical energy into electrical energy. A program in Matlab for the turbine design was developed and validated by a comparison of the results obtained with the QBlade Software. Using the program developed, a 5 meters radius horizontal axis turbine was designed, with an approximate mechanical power of 20 kW and an efficiency close to 50 %, which was coupled to a PMSG from which an electrical power of 19.07 kW was obtained, with an efficiency greater than 90 %.
Editor
Universidad de Guanajuato
Fecha de publicación
junio de 2020
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Versión de la publicación
Versión publicada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional de la Universidad de Guanajuato
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