Estabilización mediante estrategia de proyección mínima de la asistencia de red de un sistema de generación renovable de H₂

Abstract

La electrólisis del agua generada a partir de fuentes energéticas renovables hace del H₂ así producido una alternativa sustentable a los combustibles fósiles. Los sistemas de generación renovable de H₂ (SGRH’s) se pueden clasificar según el tipo de integración interna de sus componentes principales y la dependencia externa con la red eléctrica. Este trabajo considera un SGRH eólico que implementa una estructura de acoplamiento DC que incluye la conexión a red. El electrolizador se acopla directamente al bus DC, mientras que el generador eólico lo hace a través de un rectificador a diodos. Las principales ventajas de esta estructura simple y robusta son el bajo mantenimiento y costos de operación de la electrónica. La principal desventaja es la falta de controlabilidad del rectificador. Esta circunstancia vuelve oportuna la presencia de la red eléctrica, cuya asistencia puede compensar tal ausencia de control. Asimismo un intercambio adecuado de potencia con la red puede mitigar los efectos negativos de la variabilidad de la energía eólica en la calidad de potencia suministrada al electrolizador. Una estrategia de asistencia de red de particular interés es aquella que maximiza la producción de H₂ fijando la corriente del electrolizador (<i>i</i>_E) en su valor nominal. Esta condición implica que la tensión del bus se mantenga constante según la característica eléctrica <i>i</i>_E–<i>u</i>_E propia del electrolizador como consecuencia del acoplamiento directo de éste. La corriente <i>i</i>_C que debe aportar la red se controla mediante el convertidor que la acopla al bus DC. En este trabajo dicho control se plantea como un problema de estabilización del sistema conmutado que describe la dinámica del convertidor. El diseño y análisis de la estrategia de estabilización propuesta se basa en la aplicación del método de la Función Común de Lyapunov al sistema conmutado que se describe a continuación.