Windletter by Ingeteam - Full converter para aerogeneradores >10 MW
Del DFIG al full converter de baja tensión: el reto eléctrico de la próxima generación de aerogeneradores.
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Vamos hoy con una edición patrocinada por Ingeteam Wind Energy. Para Windletter es todo un lujo contar con Ingeteam, quien además se ha incorporado recientemente como sponsor principal, como patrocinador de esta edición.
Que una compañía como Ingeteam haya querido explicar con nosotros y de primera mano en qué están trabajando es una oportunidad que no podíamos dejar pasar.
Quédate conmigo.
Del DFIG al full converter de baja tensión: el reto eléctrico de la próxima generación de turbinas
Conforme el tamaño de los aerogeneradores aumenta, hay una pregunta técnica que lleva años madurando en los departamentos de ingeniería de los OEMs y que ahora está llegando al centro de las decisiones de plataforma: ¿qué drive train y convertidor de potencia instalas en una turbina de 10, 12 o 15 MW?
Durante décadas, esa respuesta fue casi automática: DFIG con convertidor de potencia parcial. El sistema con generador doblemente alimentado dominó el mercado porque era maduro, competitivo en coste y suficiente para el rango de potencia en el que operaba la industria. De hecho, todavía a día de hoy sigue dominando el mercado onshore, aunque parece que la tendencia empieza a cambiar hacia soluciones full converter.
El DFIG tiene límites físicos que se hacen más evidentes conforme escalan las turbinas. Su capacidad de potencia reactiva es limitada. El cumplimiento de los códigos de red más exigentes, especialmente en lo relativo al Fault Ride Through, se complica. Y la gestión del sistema eléctrico en el conjunto de la turbina crece en complejidad.
La alternativa natural es el full converter (FC), que desacopla completamente el generador de la red y permite un control eléctrico mucho más flexible y con mayor capacidad de respuesta ante perturbaciones.
Pero el FC tiene su propio reto histórico: escalar a potencias de 10 MW o más implicaba casi siempre pasar a arquitecturas de media tensión (MV), con la complejidad de diseño, integración y mantenimiento que eso supone dentro de la nacelle.
¿Qué pasa si ese salto a media tensión ya no es necesario?
De la media a la baja tensión: lo que ha cambiado
Los avances en tecnología de semiconductores de potencia han abierto una puerta que antes estaba cerrada. Los nuevos IGBTs por encima de 1.700 V, con diseños de baja inductancia que reducen efectos parásitos y mejoran el comportamiento en conmutación, permiten ahora construir full converters de baja tensión (LV) capaces de operar en el rango de 10 a 15 MW. La física no ha cambiado, pero los materiales y los diseños de packaging sí.
Ingeteam lleva casi 30 años en el sector eólico y ha instalado más de 35.000 unidades de convertidor de potencia, representando en torno a 90 GW de capacidad acumulada. Esa experiencia en baja y media tensión, tanto para DFIG como para FC, en onshore y offshore, es la base sobre la que han construido su familia LV FC: una línea de full converters de baja tensión para aerogeneradores a partir de 10 MW.
La arquitectura es modular y escalable. Para potencias por debajo de 6 MW, una sola línea de conversión es suficiente. Para el rango de 6 a 15 MW se utilizan dos líneas en paralelo. Dentro de cada módulo de potencia se pueden instalar hasta cuatro submódulos en paralelo por fase, y el conjunto está diseñado también para integrar tecnologías de semiconductores futuras, incluyendo carburo de silicio (SiC), sin necesidad de rediseñar el convertidor completo.
En cuanto a las especificaciones eléctricas, la tensión de salida es de 690, 750 o 950 Vac, con una eficiencia a potencia nominal igual o superior al 97,5%. El convertidor es compatible con todos los tipos de generador habituales en la industria (IG, EESG y PMG), tanto en aplicaciones onshore como offshore, y cumple con los códigos de red más exigentes del mercado: ONS & ANEEL (Brasil), CERC/CEA (India), E.ON, VDE AR-N 4120, BDEW y FGW (Alemania), FERC (Estados Unidos), NGET (Reino Unido), NERSA (Sudáfrica), REE (España) y AEMC (Australia), entre otros.
Mantenibilidad: el argumento que no suele aparecer en los catálogos
Uno de los aspectos más interesantes del LV FC es el énfasis en la mantenibilidad desde la fase de diseño. La razón de fondo es económica: el OPEX de un parque eólico a lo largo de su vida útil depende en buena medida de lo rápido y barato que resulte intervenir cuando algo falla en cualquier componente. Y el convertidor es un componente clave.
El LV FC desarrollado por Ingeteam incorpora acceso frontal a los módulos de potencia y componentes retirables sin necesidad de desmontar el conjunto completo. La arquitectura permite sustituir unidades estandarizadas en campo, reduciendo los tiempos de intervención y, con ellos, las horas de producción perdidas.
La misma lógica modular que facilita el mantenimiento hoy permite escalar la potencia en el futuro, ya sea añadiendo módulos o integrando semiconductores de mayor rating cuando estén disponibles.
Es una decisión de diseño que tiene impacto directo en el LCoE del proyecto, no solo en el precio del componente.
Validación y ciberseguridad: sin atajos en ninguno de los dos frentes
Un producto nuevo en el mercado de los convertidores para grandes turbinas vale exactamente lo que vale su proceso de validación. Y aquí Ingeteam no ha tomado atajos.
Los algoritmos de control se desarrollan y validan mediante plataformas SIL (Software-in-the-Loop) y HIL (Hardware-in-the-Loop) antes de llegar al banco de pruebas físico, lo que permite detectar problemas de integración en fases tempranas y adaptar el firmware a nuevos códigos de red con mayor agilidad.
Los módulos de potencia se someten además a análisis de vida útil basados en perfiles de operación específicos de cada plataforma, con evaluaciones de series temporales que cubren el ciclo de vida completo del aerogenerador.
A todo ello se suma el marco de certificación: los convertidores de Ingeteam están producidos bajo certificaciones CE, UL y DNV, y la empresa participa activamente en comités de normalización internacionales como IEC TC22, IEC TC88 e IECRE, lo que le permite anticipar requisitos regulatorios desde la propia fase de diseño.
El segundo frente es la ciberseguridad. A medida que la conectividad remota de turbinas y parques se expande, el convertidor se convierte en un nodo conectado y, por tanto, en un vector potencial de acceso no autorizado a sistemas críticos.
La respuesta de Ingeteam pasa por su CCU (Converter Control Unit) propietario, diseñado con enfoque secure-by-design alineado con IEC 62443-4-2: comunicación cifrada con certificados X.509, autenticación mutua entre hardware y firmware, y aislamiento físico entre los núcleos dedicados a comunicación, control y protección crítica.
No es solo cumplimiento normativo: un convertidor que no acredite estos estándares puede convertirse en un cuello de botella en la certificación del aerogenerador completo.
Más allá del convertidor
El LV FC es la pieza más reciente y técnicamente más avanzada del portfolio de Ingeteam Wind Energy, pero no la única. La empresa trabaja con OEMs, utilities y asset owners combinando producto y servicio a lo largo de toda la cadena de valor: convertidores de potencia, generadores INDAR, sistemas de control y SCADA, repuestos, reparaciones, formación técnica y soporte en campo. También ofrecen supervisión de flota, servicios de extensión de vida útil y reparación multimarca.
El enfoque de producto integrado cobra especial relevancia en el caso del LV FC. Cuando el convertidor y el generador los diseña el mismo equipo, es posible optimizar conjuntamente los parámetros eléctricos de ambos componentes, lo que permite identificar la solución más eficiente para cada plataforma en lugar de optimizar cada pieza por separado.
Al mismo tiempo, el LV FC mantiene compatibilidad con generadores de otros fabricantes: el OEM no queda atado a un solo proveedor, lo que tiene valor real en términos de gestión del supply chain y flexibilidad ante cambios en los mercados.
Con casi 30 años de experiencia, 15 ubicaciones globales, producción en cuatro continentes y una inversión anual del 5,5% de la facturación en I+D, Ingeteam tiene el tamaño y el recorrido para respaldarlo.
📬 Si te interesa saber más sobre Ingeteam Wind Energy y sus productos o servicios:
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El correo electrónico wind.energy@ingeteam.com.
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