Los aerogeneradores son sistemas técnicamente muy complejos en los que la energía cinética del viento se transforma en energía de rotación y se transfiere a un generador para convertirse en electricidad. Esto requiere numerosos componentes electrónicos, que están instalados en todas las partes del aerogenerador. En consecuencia, una gestión térmica adecuada también es fundamental. Los dispositivos electrónicos requieren condiciones térmicas fiables, no deben sobrecalentarse ni funcionar por debajo de la temperatura permitida. La condensación también puede provocar daños graves. Además, las instalaciones offshore están sometidas a condiciones ambientales adversas que deben tenerse en cuenta.
Gestión térmica perfecta para aerogeneradores
El sensor inteligente CSS 014 de STEGO ha sido diseñado para registrar de forma fiable la temperatura y la humedad, y transmitir los datos mediante interfaces adecuadas, de modo que quienes operan las turbinas tengan siempre una visión precisa de las condiciones climáticas. Los sensores proporcionan datos continuos y precisos sobre el clima interno del sistema. Con esta base, se pueden controlar con precisión los componentes de climatización para regular temperatura y humedad, garantizando así condiciones de funcionamiento óptimas.
Gracias al control optimizado, los componentes sufren menos estrés y están protegidos frente a la condensación o al sobrecalentamiento. Esto prolonga la vida útil de los aerogeneradores y reduce averías. Menos fallos implican menos costes de mantenimiento y una mayor disponibilidad del sistema, lo que supone un ahorro de costes y mayor rentabilidad.
El sensor inteligente CSS 014 de STEGO fue desarrollado específicamente para las exigencias de un fabricante de aerogeneradores y, gracias a su eficiencia y digitalización, se ha consolidado en otras industrias, incluida la infraestructura de carga para la electromovilidad (véase el recuadro).
La energía eólica EN AUGE
Actualmente hay 1.566 aerogeneradores offshore en Alemania, distribuidos en 29 parques eólicos frente a las costas del Mar del Norte y del Báltico. Generan 8.465 MW de potencia nominal al año (dato de 2023) *1 , más de 7.000 MW que hace diez años. (En el Reino Unido la cifra es ya de 14,7 GW y en China de 37,3 GW). .
El objetivo del Gobierno alemán es instalar un mínimo de 70 gigavatios de energía eólica marina en aguas alemanas de aquí a 2045. Estos objetivos de expansión se adoptaron incluso en forma de enmienda a la Ley de Energía Eólica en el Mar (WindSeeG).
Mientras que la energía eólica marina sigue ocupando actualmente el cuarto lugar en términos de generación bruta de electricidad a partir de energías renovables en Alemania, con 23,8 TWh, la energía eólica terrestre es la primera, con 120,9 TWh, y ha aumentado más de un 30% en comparación con 2021. *2
Según EnBW, para cumplir los objetivos climáticos de 2030, habría que construir turbinas adicionales con 10.000 MW de capacidad. La energía eólica es, por tanto, una de las columnas vertebrales del suministro energético con electricidad verde, y su expansión avanza con fuerza.
Seguridad gracias a diagnósticos remotos fiables
Para garantizar una generación de energía segura y fiable, es crucial supervisar los componentes electrónicos de las turbinas y realizar un mantenimiento periódico, lo que representa un alto coste, especialmente en turbinas marinas de difícil acceso y con condiciones climáticas extremas.
Los sistemas de monitorización de estado permiten realizar diagnósticos remotos para controlar constantemente los sistemas. La complejidad de la electrónica aumenta, por lo que los sensores inteligentes CSS 014 de STEGO se integran en estos sistemas. El sensor representa la evolución digital en la gestión térmica de componentes electrónicos. Mide parámetros clave como temperatura (de -40 °C a 80 °C) y humedad relativa (0–100 % HR), permitiendo sacar conclusiones importantes sobre el estado del sistema. Si la temperatura es demasiado alta o baja, el sensor alerta, ya que podría haber fallos críticos. Además, ofrece un histograma con todos los datos registrados, proporcionando una visión completa del estado del aerogenerador.
Flexible y fácil de integrar con IO-Link
STEGO ha elegido IO-Link como protocolo de comunicación. Así, el sensor puede configurarse fácilmente en turbinas mediante software en PC. IO-Link garantiza flexibilidad, permitiendo integrar sensores y actuadores de distintos fabricantes con interfaces estandarizadas. Además, se minimiza el esfuerzo de cableado al emplear cables no apantallados de tres hilos. La instalación es sencilla y reduce tiempo y costes.
Los datos se transmiten al controlador del sistema superior mediante IO-Link. Además de los parámetros de temperatura y humedad, el usuario accede a “eventos” configurables adicionales. IO-Link permite acceder a datos diagnósticos extendidos y parámetros del dispositivo, optimizando el mantenimiento según cada caso. La configuración centralizada facilita la puesta en marcha y los ajustes posteriores .
En resumen, IO-Link combina una instalación sencilla, flexibilidad, disponibilidad de datos y eficiencia de costes.
En algunos casos, el sensor se emplea en versión 4-20 mA. STEGO, con amplia experiencia en el sector eólico, ofrece el sensor CSS 014 como parte de un catálogo que incluye higrostatos, ventiladores con filtro, resistencias calefactoras, termostatos e iluminación LED.
Protección electrónica sostenible
La unidad del sensor está diseñada para adaptarse a las duras condiciones del mar. Los expertos de STEGO la han desacoplado térmicamente y encapsulado con un sellado perimetral que proporciona resistencia a vibraciones y protección IP57 en el área del sensor. El microcontrolador, el driver de interfaz y la protección EMC están dispuestos de forma térmicamente optimizada en la placa, eliminando la interferencia por calor residual.
Gracias a los valores medidos, no solo se puede realizar diagnóstico remoto fiable, sino también controlar todo el aerogenerador: ventiladores, sistemas de refrigeración o calefacción se pueden activar según demanda. El controlador principal decide qué acciones tomar basándose en los datos recibidos, ajustando los actuadores para alcanzar las condiciones deseadas.
Ventajas frente al control clásico A dos puntos
Controlar resistencias calefactoras o ventiladores con sensores de temperatura y humedad, junto con un controlador del sistema, ofrece ventajas significativas respecto al control clásico a dos puntos: este solo cambia entre encendido/apagado, mientras que el sistema con sensores permite ajustes más precisos y continuos. Esto evita ciclos innecesarios de conexión/desconexión, reduce el consumo de energía y alarga la vida útil de los componentes.
En conjunto, el sistema basado en sensores contribuye a una operación más eficiente, precisa y duradera. También reduce las reparaciones, especialmente costosas, en alta mar. El sensor inteligente CSS 014 también es apto para turbinas terrestres, con las mismas funciones. En el entorno offshore, simplemente cobra mayor importancia el mantenimiento remoto por la dificultad de acceso.
*1 Estadísticas, encuesta de Deutsche WindGuard, "Situación de la expansión de la energía eólica marina en Alemania".
*2 Encuesta de BDEW; ZSW; Oficina Federal de Estadística, informe anual "El suministro energético 2023"
Uso en infraestructuras de carga para electromovilidad
El sensor inteligente CSS 014 de STEGO es muy rentable, por lo que también es ideal para aplicaciones más pequeñas, como las estaciones de carga de vehículos eléctricos. Durante el proceso de carga se genera calor, provocando grandes diferencias térmicas entre el interior y el exterior de la estación, lo que puede generar condensación interna y dañar la electrónica. También el sobrecalentamiento o las temperaturas bajo cero (en invierno) pueden dañar los componentes electrónicos.
El sensor inteligente CSS 014 garantiza una gestión térmica ideal en estas aplicaciones. Mide continuamente la temperatura y humedad dentro de la columna, permitiendo intervenir a tiempo y evitar fallos, reducir costes operativos y aumentar la disponibilidad de las estaciones de carga.
Calefacción
Ventilación
Regulación
Iluminación
