Diseño de un sistema de energía eólica aerotransportada para la generación de energía eléctrica en un generador a nivel del suelo

Abstract

El uso de combustibles fósiles ha sido esencial para el desarrollo humano, pero su impacto ambiental ha motivado la promoción de energías renovables como la energía eólica, que tiene un gran potencial para mitigar el cambio climático. La energía eólica aerotransportada (AWE) es una tecnología que utiliza dispositivos voladores para generar electricidad con ventajas económicas y de acceso a una fuente de energía más densa y constante en altitudes más elevadas que las turbinas convencionales. A pesar de los avances en investigación, se requiere de más desarrollo para competir económicamente con otros métodos de generación de energía. En este contexto, se presenta el diseño de un sistema AWE basado en el efecto Magnus para la generación de energía eléctrica en un generador a nivel del suelo. En relación con los objetivos de la tesis, estos incluyen determinar el modelo aerodinámico óptimo y los parámetros de diseño para un sistema de energía eólica aerotransportada para la generación de energía eléctrica en un generador a nivel del suelo, así como evaluar la eficiencia del sistema. Se utilizó la metodología VDI 2206 para guiar el proceso de diseño mecatrónico interdisciplinario, la cual es una directriz práctica y flexible que permite la cooperación e integración entre las disciplinas implicadas en el diseño mecatrónico. En resumen, los resultados obtenidos en esta tesis muestran que la determinación de los valores óptimos de la relación CL/CD y la relación de giro es esencial para maximizar la eficiencia del sistema de energía eólica aerotransportada y obtener una generación eficiente de energía eléctrica en el generador a nivel del suelo. Además, se presentan los parámetros de diseño del sistema propuesto, los cuales fueron modelados mediante el Software Dymola para verificar que los análisis de diseño de los parámetros sean los correctos. También, se destaca que la relación de diámetros de discos más favorable es de 1.5, con discos de diámetro de 3.9 metros. Finalmente, se concluye que el sistema es capaz de generar una cantidad significativa de energía eléctrica de manera sostenible y rentable, lo que lo hace viable para su implementación.