Sistemas avanzados de microgeneración de energía eléctricapilas de combustible

Abstract

En esta Tesis Doctoral se ha analizado el comportamiento eléctrico de las pilas de combustible con membrana de intercambio protónico, desde el punto de vista teórico y experimental. Con idea de identificar una posible ubicación de esta tecnología PEM, se han revisado los conceptos eléctricos atribuidos a la Generación Distribuida y a las Micro-redes Eléctricas, destacando las características más relevantes de las distintas tecnologías de microgeneración y almacenamiento de energía. Para el análisis de los resultados, se han realizado numerosos ensayos sobre dos modelos reales de pila de combustible, en el laboratorio del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la UPV/EHU. Las potencias nominales de estos dos equipos son de 40 y 1200 W, y están integrados por distintos dispositivos auxiliares, como ventiladores, compresores, filtros, etc. Para identificar el comportamiento de la pila de combustible con cargas dinámicas y en ámbitos residenciales, se ha configurado una micro-red utilizando como carga un motor asíncrono monofásico, conectado a través de un inversor cc/ca. Este motor, con objeto de analizar diferentes perfiles de cargas domésticas, se ensaya en cinco estados de funcionamiento diferentes. Adicionalmente, con idea de investigar el comportamiento de la micro-red eléctrica con pila de combustible y cargas dinámicas trifásicas para aplicaciones industriales, se ha rediseñado su estructura incorporando un módulo variador de frecuencia, que controla el funcionamiento del motor asíncrono trifásico de rotor bobinado. En esta nueva arquitectura de micro-red, se ha analizado la eficiencia con distintos regímenes de carga. Para esta estructura de red, también se ha analizado el espectro de armónicos, con el objeto de cuantificar la THD, en las condiciones de operación en vacío y a potencia nominal, tanto con filtros como sin ellos.