Ginés E. García Navajas<br/>Responsable del grupo de Instrumentación y Datos de la Plataforma Solar de Almería del CIEMAT
Mención Especial por: "Interruptor de viento y su método de ajuste y tarado"
1.- España destaca por la calidad en la investigación en Energía Solar, ¿Cómo valora la investigación actual en éste área?
La Plataforma Solar de Almería (PSA), perteneciente al Centro de Investigaciones Energética, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), es el mayor centro de investigación, desarrollo y ensayos de Europa dedicado a las tecnologías solares de concentración. La PSA desarrolla sus actividades integrada como una División de I+D dentro de la estructura del Departamento de Energía del CIEMAT y en sus instalaciones, desde principios de los años 80, se han realizado las principales investigaciones y mejoras para que las tecnologías termosolares de concentración sean en la actualidad una realidad lo que ha hecho posible el lanzamiento comercial de las mismas en éstos últimos años y ha propiciado un liderazgo de las empresas españolas en el sector a nivel mundial.
2.- Fruto de esta labor de investigación surge un dispositivo denominado "Interruptor de viento" ¿Qué solución aporta?
Las tecnologías termosolares de concentración emplean grandes estructuras y superficies reflectantes que son propensas a sufrir daños ante la presencia de vientos intensos. Es por ello que había que dotar a las instalaciones de un sistema de seguridad que garantizara la integridad de los equipos en condiciones de emergencia.
En las actuales plantas termosolares de producción eléctrica el número de equipos a proteger puede ser muy elevado. Por ejemplo el campo de helióstatos de la planta Gemasolar cuenta actualmente con 2.650 helióstatos repartidos en una parcela de 185 hectáreas. Debido al gran tamaño de la parcela, al propio movimiento de los helióstatos que posibilita que pueda haber en un mismo instante helióstatos más expuestos que otros, a la gran variabilidad del viento racheado y a los numerosos obstáculos que suponen los helióstatos y que provocan circulaciones erráticas del viento a su paso por diferentes zonas de la parcela, la detección centralizada no garantizará una correcta protección y salvaguarda de las instalaciones.
En estas condiciones parece obvio que la protección individualizada en cada helióstato, y en las condiciones operativas y del entorno existente en cada momento, es la mejor manera de garantizar su integridad en situaciones peligrosas. Una protección individualizada obliga a que cada equipo disponga de un interruptor de viento por lo que éste debe de ser simple, barato, robusto y fiable.
3.- ¿Cómo nació la idea?
El interruptor de viento es un dispositivo que fue ideado para su aplicación en campos de helióstatos autónomos, un concepto igualmente patentado por CIEMAT en 1999. Al objeto de garantizar una total autonomía de éstos helióstatos, había que dotarlos de un sistema de alerta y seguridad ante vientos intensos para que el propio dispositivo fuese capaz de auto protegerse ante situaciones de emergencia por lo que se diseñó y construyó un sensor específico para esta aplicación.
Un helióstato autónomo es aquel se puede instalar en cualquier lugar sin requerimientos de infraestructuras eléctricas, cableado y/o canalizaciones. Con el empleo de sensores que lo comunican con el entorno, el uso de energía fotovoltaica para alimentarse de forma independiente y el empleo de las comunicaciones por radio, el concepto de autonomía introduce una novedad importante, que puede ser aplicada con éxito en los campos de helióstatos de las futuras Plantas Solares al objeto de abaratar de forma sensible los costes de obra civil mediante la eliminación del entramado de canalizaciones y cableados de fuerza, señal y comunicaciones así como en sistemas de protección eléctrica, protección contra rayos, redes de tierra, sistemas de alimentación ininterrumpida, generadores de emergencia, etc.
4.- ¿Puede explicarnos de forma sencilla en qué consiste el "Interruptor de viento"?
Se trata de un sensor cuya misión es la detección fiable de velocidades de viento peligrosas para la integridad de equipos, que pueden ser muy numerosos en instalaciones expuestas a la intemperie, propensos a sufrir daños o de grandes estructuras móviles, tales como helióstatos, discos, colectores, aerogeneradores, grúas, antenas, pescantes, toldos, persianas... para que éstos puedan reaccionar y protegerse por sus propios medios cuando los sistemas tradicionales de protección de las instalaciones hayan fallado. El equipo es muy simple y realiza la detección empleando un resorte que soporta una superficie metálica y un imán el cual acciona un relé reed.
En las actuales plantas termosolares de producción eléctrica el número de equipos a proteger puede ser muy elevado. Por ejemplo el campo de helióstatos de la planta Gemasolar cuenta actualmente con 2.650 helióstatos repartidos en una parcela de 185 hectáreas. Debido al gran tamaño de la parcela, al propio movimiento de los helióstatos que posibilita que pueda haber en un mismo instante helióstatos más expuestos que otros, a la gran variabilidad del viento racheado y a los numerosos obstáculos que suponen los helióstatos y que provocan circulaciones erráticas del viento a su paso por diferentes zonas de la parcela, la detección centralizada usualmente realizada desde una estación meteorológica, no garantizará una correcta protección y salvaguarda de las instalaciones.
En estas condiciones parece obvio que la protección individualizada en cada helióstato, y en las condiciones operativas y del entorno existente en cada momento, es la mejor manera de garantizar su integridad en situaciones peligrosas. Una protección individualizada obliga a que cada equipo disponga de un interruptor de viento por lo que éste debe de ser simple, barato, robusto y fiable.
5.- ¿Qué ventajas tiene esta patente frente a otras posibles soluciones?
Permitirá una mayor seguridad en la operación y funcionamiento de sistemas distribuidos expuestos al aire libre pudiéndose aplicar en un gran número de instalaciones tales como, campos de plantas termosolares, aerogeneradores, construcción y domótica, comunicaciones, etc.
El interruptor de viento presenta las siguientes ventajas:
- Permite la vigilancia, en situaciones operativas, de las condiciones existentes de dirección y velocidad de viento en cada equipo determinando y actuando cuando existe un riesgo real para el mismo al objeto que éste pueda auto protegerse.
- La detección se realiza en la dirección de viento más desfavorable en cada momento con respecto a la posición del equipo y con los niveles deseados.
- Su simplicidad y robustez, compuesto por componentes pasivos que no requieren de alimentación eléctrica para su funcionamiento, le confieren una mayor seguridad.
- No necesitan mantenimiento y no requieren de ajustes posteriores a lo largo de la vida del equipo.
- De fácil instalación, pudiéndose montar solidario a la estructura móvil o en un lugar estático próximo a ella.
- Su bajo coste le permite incorporarlo en sistemas distribuidos con gran número de equipos a proteger sin encarecer significativamente el sistema lo que aporta una mayor seguridad y dispersión del riesgo.
- Gran fiabilidad en la detección ya que es la fuerza del viento quien lo activa.
- De fácil tarado y ajuste, no siendo necesario el empleo de equipamiento específico.
- Trabaja en lógica negativa de manera que una avería en el funcionamiento del sensor se traduce en una situación de emergencia. Eso es especialmente importante en sensores de seguridad.
- De gran versatilidad ya que permite la detección en diferentes condiciones y direcciones de viento así como varios niveles de alarma (alta y muy alta).
- Experiencia acumulada y larga vida. Actualmente disponemos de varios interruptores dispuestos en helióstatos autónomos que están trabajando sin problemas durante diez años.
6.- Háblenos de la extensión de la protección y explotación de la patente.
El interruptor de viento es un dispositivo que por su simplicidad y facilidad de montaje y tarado puede ser fabricado y adaptado a diferentes aplicaciones industriales sin la necesidad de realizar grandes inversiones ni esfuerzos adicionales de I+D. Ello, unido al gran número de aplicaciones posibles, hace viable un esperanzador mercado en cuya comercialización pueden participar pequeñas y medianas empresas que estén interesadas en ello. Es por ello que CIEMAT está abierto a suscribir contratos de licencia a aquellas empresas interesadas en la comercialización del producto.
7.- ¿Tiene otros proyectos en mente?
Seguimos trabajando en el desarrollo de nuevos componentes, dentro del concepto de helióstato autónomo, para la mejora de las comunicaciones inalámbricas, la eliminación de las baterías necesarias en el sistema de alimentación fotovoltaica y para el desarrollo de nuevas estrategias que conduzcan a un ahorro de energía y a una disminución de los costes actuales que faciliten su implantación definitiva.
