Aplicaciones de aerogeneración, industria, naval y otras 2
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www.ingeteam.com Aplicaciones de Aerogeneración, Industria, Naval, y otras Iñaki Garate Director Vigilancia Tecnológica División Tecnologías Básicas de Ingeteam Electrónica de Potencia (MU) Presente y futuro de una industria referente en Euskadi - 10 de Junio del 2011 - Presencia en Sectores donde hay un gran intercambio de energía eléctrica. Eólica, Industria, Naval, Hidroeléctrica, Fotoeléctrica, Solar, Biomasa, Tracción, etc. www.ingeteam.com Convertidores Tensión y frecuencia fijas (red) V Tensión y frecuencia Variables (Convertidor) V t Voltios: 0 - Vn t V t 50/60 Hz Frecuencia: 0 – F Hz Velocidad fija Control de par, velocidad y posición www.ingeteam.com Configuraciones de Potencia Topología: binivel y trinivel Energía Energía Topología binivel, la más empleada en aplicaciones de pequeña potencia. Topología Trinivel (Multinivel), más empleada en aplicaciones de media tensión y alta potencia. Energía V V VV N E SI VS IL T IL S S_ 1 Energía I_1 Cambios más suaves, menos dV/dt, aislamientos sufren menos El Rectificador puede ser un puente de diodos o un inversor (AFE), según se requiera devolver energía a la red o no. Es habitual disponer de Filtros a la entrada y/o a la salida para minimizar harmónicos (Total Harmonic Distortion - THD). Familia Convertidores de Potencia Ingedrive Family [V] 6600 4500 Press-Pack IEGT´s HV-IGBT´s Motor Voltage 3300 Water Cooled Press-Pack IGCT´s 2500 Air & Water Cooled 1000 Thyristors Air Cooled 690 Air Cooled IGBT´s 500 380 Water Cooled 100 200 500 1000 2000 4000 Power www.ingeteam.com 6000 9000 13000 17000 23000 [ kW ] 1 - Aplicaciones Industria • Laminación en frio y en caliente; planos y perfiles Plano Perfil 1 - Aplicaciones Industria • Laminación de perfiles Aplicaciones de hasta 100 km/h o 30 m/s cortes a 12 m (transporte) Sistemas DC, Cicloconvertidores, Sistemas AC Sistemas multi Convertidor De pocos kW A varios Megavatios 1 - Aplicaciones Industria Laminación de Planos Hasta 50 km/h o 15 m/s DC, Cicloconvertidores, AC Control tiro (par), velocidad, transición, Devolución energía a la red, Minimización harmónicos (THD), Compensación de Reactiva, Amortiguamiento de Resonancias naturales Múltiples convertidores en el tren de hasta 30 MW (12 MW 250%) Energía de 45.000 hogares Pares motores hasta 5.000.000 Nm 1 - Aplicaciones Industria Sistemas DC Hasta 1.000 Vdc +15.000 A Aislamiento Colector Cicloconvertidores Hasta 1.150 Vac 20 Hz máx. Harmónicos = F(Vel) Sistemas AC Hasta 4.160 Vac 2.000 A Desarrollo 6.600 Vac Proyectos 13.200 Vac Tren de Laminación Aplicaciones de hasta 30 MW en un solo motor, (45.000 hogares) www.ingeteam.com 1 - Aplicaciones Industria Orden de magnitud de los elementos utilizados en dichas aplicaciones www.ingeteam.com 1 - Aplicaciones Industria Síncrono Polos Salientes 5 MW 50 rpm 900.000 Nm Energía de 7.500 hogares Rotor A partir de 5.000 Amp (cables de 3.000 mm2) hay dificultades de construcción de los bobinados y se requiere pasar a media tensión. www.ingeteam.com Convertidor MVMV-500 – 11 MVA con AFE En determinadas aplicaciones se paralelizan En ocasiones el armario del convertidor puede llegar a medir más de 15 m y pesar más de 15 toneladas Gobierna la Energía de 16.000 hogares 2 - Aplicaciones Aerogeneración • desde 600 kW a 6 MW • +18 GW instalados en el mundo 10% Mundial (36 Reactores como Fukushima o Garoña Garoña)) 27 Millones de hogares 2 - Aplicaciones Aerogeneración Generador Eléctrico Normalmente DFIG Generador El convertidor gobierna el rotor Generador Síncrono Directo , Sin Multiplicadora Multiplicadora Multiplicadora de 3 etapas 2 - Aplicaciones Aerogeneración Generador Multiplicadora Normativa muy exigente y endureciendo. •Soportar huecos de tensión de red, •Eliminación selectiva de harmónicos, •Control Reactiva, •Apoyo a la red durante momentos débiles, •Aportar estabilidad a la red, •Acumulación energía (en baterías, agua, etc.) y darla cuando se requiera •etc. 2 - Aplicaciones Aerogeneración Eliminación Caja Multiplicadora o reducción de sus etapas 6 MW 9.000 Hogares Generador Directo al Buje Generador Síncrono de polos salientes 10 rpm 6.000.000 Nm 500.000 kgr Operarios 2 - Aplicaciones Aerogeneración Palas Partidas Palas de 55 m Problemas de Transporte e instalación Una casa de 7 pisos ronda los 25 m 2 - Aplicaciones Aerogeneración Torres de 8080-150 m Bujes de 8 m Proyectos para partirlo Palas de 55 m Proyectos de 90 m Diámetro barrido = 2 palas + buje Velocidad lineal limitada a máx. 200 km/h Para limitar el ruido acústico 2 - Aplicaciones Aerogeneración Área barrida mayor que un Jumbo o un campo de futbol 70 - 126m 2 MW Torre 80 m Envergadura: Boeing 747 - 64 m Airbus 380 – 80m El precio del molino ronda el millón € / megavatio 2 - Aplicaciones Aerogeneración Menos obstáculos para el viento Más eficiencia en el mar Algunos estudios plantean factible el llegar a los 20 MW Offshore >10 MW, Diámetros > 100 m Transmisión a tierra en HVDC Instalación de Subestaciones en el mar 3 - Aplicación Naval – DieselDiesel-Eléctrico Propulsión 1. Generación red eléctrica a 60 Hz 2. Generador gira a Velocidad fija 3. Diesel Velocidad fija 4. Velocidad Eje Hélice fija 5. Velocidad del Barco? Generador Diesel 3 - Aplicación Naval – DieselDiesel-Eléctrico Propulsión Gira, pivota Solución válida en trayectos largos. En trayectos cortos, o de velocidad variable, o durante las maniobras La eficiencia es pobre Endurecimiento Normativa de Emisiones EU www.ingeteam.com 3 - Aplicación Naval – DieselDiesel-Eléctrico Propulsión Generadores Diesel a velocidad fija en punto óptimo, Generación red eléctrica 60Hz. 60Hz. Hélices de palas fijas, gobernadas por motores eléctricos a velocidad variable mediante convertidor Propulsión Bow Thruster 3 - Aplicación Naval – DieselDiesel-Eléctrico Posicionamiento Hasta 20 MW Motores redundantes o bobinados redundantes Rapidez, maniobrabilidad, suavidad, eficiencia, posicionamiento, etc. 3 - Aplicación Naval – DieselDiesel-Eléctrico Posicionamiento Normalmente hasta 2 MW Puede haber más de una Hélices delanteras transversales 3 - Aplicación Naval – DieselDiesel-Eléctrico Posicionamiento Posicionamiento DP2: Inmóvil en pocos metros, con corrientes de 2 nudos, olas de 3 m, y vientos de 45 nudos 3 - Aplicación Naval – DieselDiesel-Eléctrico Posicionamiento PROSPECCIONES DE PETRÓLEO O GAS, SONDEOS GEOFÍSICOS, TENDIDOS ELÉCTRICOS, OBRAS SUBMARINAS, SOPORTE A PLATAFORMAS SOPORTE DE BUZOS, TURISMO FIORDOS, ETC Minimización de harmónicos (THD (THD), ), red en isla Prevención black black--out (parada generadores diesel) Certificación individual de cada Convertidor (Lloyds (Lloyds,, DNV, DNV, ABS, etc etc)) Mayor Draga del Mundo – 46.000 m3 - 223m largo Bombeo Generación Eléctrica 41,5 MW 60.000 hogares Brazo succionador (x2) - aspiradora - Draga El motor de la bomba es de 6,5 MW y se sumerge con el brazo Baja hasta los 155 m Draga Boca Succionadora 4 - Aplicación Naval – Succión y Bombeo Draga Motor de succión (x2) - Sumergidos en el mar - Vasco de Gama (Bélgica) Hopper Draga JDN 2 Motores sumergibles con PWM Potencia: 6.500 kW Velocidad: 253/325 rpm Voltaje: 3.1 kV Frecuencia: 0-17/22 Hz www.ingeteam.com Descarga 2x 6 MW succión, 2x 8 MW shore (descarga), 2x 2,2 MW Jet Jet--pump 16 MW 24.000 hogares Dubái Proyecto Islas Artificiales Vasco de Gama The World Dubai Palm Jumeira PALM JEBEL ALI 5 - Aplicación Generación Hidráulica MiniMinihidráulicas +1 GW sólo en Turquía +6 GW total 12 Millones de hogares 6 Reactores Fukushima Generadores Hasta 50 MVA Control optimo del generador para diferentes alturas de agua 5 - Aplicación Generación Hidráulica 13 MVA, 8.400 V, 125 rpm, 195.000 kgr 18 Mil hogares Estator segmentado www.ingeteam.com 6 - Aplicaciones de Tracción www.ingeteam.com 7 - Aplicaciones Solares - Fotovoltaica +2 GW Fotovoltaica Instalados 10% mundial 3 Millones de hogares 4 Reactores Fukushima o Garoña Convertidores hasta 0,5 MW 8 - Aplicaciones Solares – Concentración de Calor Bombeo de agua en circulación Bombas hasta 4 MW 9 – Aplicación de Distribución Flujo Eléctrico Redireccionador de flujo eléctrico Línea de 220 kV 340 MVA 500 Mil de hogares Reactiva 47 MVA 70 Mil de hogares Mayor distancia Más impedancia www.ingeteam.com Laboratorio de Potencia – Zamudio – 2º mayor de Europa • Pruebas reales a Drives hasta 27 MVA y 30 kV • 13.000 m2 • 200 Ingenieros y Licenciados en I+D+i www.ingeteam.com Laboratorio de Potencia - Beasain – 2º mayor de Europa • Pruebas reales a Drives y Motores hasta 43 MVA y 30 kV • 1.000 m2 • 70 Ingenieros y Licenciados en I+D+i Wind 18.000 m2 Hydro & CIM 32.000 m2 Bombas 15.000 m2 Laboratorio 1.000 m2 Ingeteam Technology Eskerrik asko Gracias www.ingeteam.com
