CENTRALES ELECTRICAS DE ENERGIAS RENOVABLES

El mix de generación eléctrica ha sufrido una profunda transformación en los últimos años. La necesidad de descarbonización del sistema eléctrico ha provocado el cierre de centrales térmicas de carbón, y también nucleares, y un despliegue masivo de sistemas de generación renovables, fundamentalmente fotovoltaicos y eólicos; y en menor medida de centrales térmicas renovables, como la solar térmica, geotérmica y biomasa, que junto a las clásicas centrales hidroeléctricas son los instrumentos para alcanzar un sistema eléctrico 100% renovable. Con este mix energético se espera que en el horizonte de 2030, el 81 % de la electricidad suministrada sea de origen renovable.

Actualmente, los sistemas eléctricos incorporan cada vez mayor potencia instalada de generación de origen renovable, por ejemplo, en el caso español supone, a fecha de la edición de este libro, el 50% de la potencia total instalada, con 32 GW de potencia eólica y otros tantos de potencia fotovoltaica. Todas estas razones hacen necesario el estudio y análisis de las centrales eléctricas de energías renovables, y una comprensión cada vez mayor de su funcionamiento y su impacto en los sistemas eléctricos.

El libro se ha estructurado en 6 capítulos:
- En el Capítulo 1 se aborda el estudio de las centrales hidroeléctricas. Se describen los componentes de una central hidroeléctrica y se profundiza en el estudio de las máquinas hidráulicas y del sistema de regulación de potencia. También se abordan los transitorios hidráulicos en las conducciones y se obtiene el modelo dinámico de centrales hidroeléctricas.
- El Capítulo 2 trata sobre las centrales térmicas. Además del estudio detallado de los ciclos de las turbinas de vapor y de gas, se aborda el estudio de las centrales térmicas renovables, de geotermia, biomasa y solar.
- En el Capítulo 3 se describen las centrales solares fotovoltaicas. Se estudia el recurso solar y la conversión de la radiación solar en energía eléctrica por las células fotovoltaicas. Se describen las diferentes tecnologías de células fotovoltaicas y su agrupación hasta formar el módulo fotovoltaico. Se analizan los seguidores solares y se continúa con el estudio de los inversores fotovoltaicos.
- El Capítulo 4 se dedica a los parques eólicos. Se estudian los principios de la conversión de la energía eólica en energía mecánica por medio de la turbina eólica, así como su posterior conversión en energía eléctrica por el generador eléctrico. Se describen detalladamente los componentes de un aerogenerador y se presentan sus esquemas de control de velocidad variable. El capítulo se completa con la descripción de un parque eólico como unidad básica de generación y se analizan en detalle los parques eólicos terrestres y también los marinos (parques eólicos offshore).
- En el Capítulo 5 se estudian los generadores eléctricos, ya que es el generador es el elemento principal de una central eléctrica. Se estudian los generadores eléctricos rotativos: síncronos y asíncronos, así como los convertidores estáticos, utilizados en los sistemas de generación fotovoltaica y en los generadores de velocidad variable.
- Por último, el Capítulo 6 se dedica a los sistemas aislados de generación, ejemplarizados en el caso de la isla de El Hierro, en las Islas Canarias. Se comienza con la descripción del sistema eléctrico de la isla, que además presenta la peculiaridad de presentar una alta penetración de renovables gracias a un central de bombeo alimentada por un parque eólico. Se describe el funcionamiento de la central hidroeólica de Gorona del Viento, se presenta el modelo dinámico del sistema y su estrategia de regulación de frecuencia para mantener el balance entre generación y carga, con la máxima penetración de renovables.

El libro va dirigido tanto a estudiantes de ingeniería, como a profesionales que deseen conocer o actualizar sus conocimientos en la materia. A lo largo del mismo se plantean ejemplos de aplicación numéricos, con el objetivo de que el lector no sólo conozca descriptivamente el funcionamiento de estos sistemas de generación, sino que pueda resolver problemas numéricos que involucran cálculos empleando las expresiones analíticas referenciadas en el texto.