Simulación mecatrónica para la generación de energía eléctrica a partir de energía undimotriz en zonas interconectadas: caso de estudio

Abstract

El presente documento describe la viabilidad de la implementación de un sistema mecatrónico para el aprovechamiento de la energía undimotriz en zonas no interconectadas de Colombia, basado en el dispositivo renovable de columna de agua oscilante. Para tal fin se implementaron modelos matemáticos en las herramientas computacionales de simulación como lo son Matlab y SolidWorks, éstas reciben como parámetros de entrada las condiciones físicas del entorno de funcionamiento del sistema, dichos parámetros son los siguiente: Altura de la ola, Nivel del mar, Periodo de la ola y la longitud horizontal de la base de entrada de la columna de agua. De igual forma, gracias a la interfaz gráfica de Matlab (Guide), se desarrollo un sistema que ilustra al usuario el comportamiento de las condiciones anteriormente nombradas en la formación de las olas y su posterior transformación en la velocidad del viento al interior de la cámara captadora. De acuerdo con los datos obtenidos del proceso de simulación del entorno físico, y basado en datos recopilados sobre las condiciones oceánicas de la zona seleccionada, se logra ver inicialmente, como es el comportamiento natural de la velocidad del viento inducida en condiciones normales de la turbina (sin la aplicación de algún tipo de controlador) y establecer las características del comportamiento deseado, estableciendo prelación a las condiciones energéticas presentes en la zona, para así, de esta manera establecer la escogencia del sistema control, el cuál debe garantizar que la velocidad de respuesta sea lo suficientemente rápido para satisfacer o cumplir con el buen funcionamiento del sistema propuesto. Para finalizar, se realizarán un conjunto de simulaciones computacionales, con el fin de ilustrar el comportamiento de la propuesta de control y comprobar su correcto funcionamiento.

This document describes de feasibility of the implementation of a mechatronic system that taking advantage of the use of wave energy in non-interconnected zones of Colombia, based on the oscillating water column system. For that purpose, a system of equations was implemented in the simulation computational tools such as Matlab and SolidWorks, these tools are given as input parameters the physical conditions of the environment. These parameters are: Wave height, sea level, wave period and the horizontal length of the water column inlet base. Likewise, thanks to the graphic interface of Matlab (Guide), a system could be developing to illustrate the user a behavior of the previously mentioned conditions in the creation of the waves and their subsequent transformation in the wind velocity into the chamber captor. According to the data obtained from the simulation process of the physical environment, and based on data collected on the oceanic conditions of the selected area, it is possible to see initially, how is the natural behavior of the wind speed induced in normal conditions of the turbine (without the application of some type of controller) and establish the characteristics of the desired behavior, establishing priority to the energy conditions present in the area, thus, in this way establish the choice of the control system, which should ensure that the speed of response is fast enough to satisfy or comply with the proper functioning of the proposed system. Finally, a set of computer simulations will be carried out, to illustrate the behavior of the control proposal and verify its correct functioning.