Sistemas de control de estructura variable para generación híbrida basada en pilas de combustible y módulos de almacenamiento no convencionales - Anderson Azzano, Jorge Luis (2024)
El incremento de los desafíos energéticos y la creciente preocupación por el deterioro ambiental han suscitado una migración global hacia las energías renovables. De manera progresiva, el mundo se está encaminando hacia una generación de energía más sostenible, desarrollando e integrando cada vez más fuentes alternativas a la matriz energética. Sin embargo, a pesar de los importantes avances conseguidos hasta el momento, la investigación y el desarrollo continuo de estas tecnologías emergentes siguen en pleno auge, en búsqueda de nuevas soluciones para los numerosos desafíos que tenemos por delante. En esta migración global hacia las energías alternativas, los sistemas de generación de energía híbridos basados en pilas de combustible de hidrógeno han atraído considerables inversiones a lo largo de todo el mundo para la producción de energía eléctrica. Este creciente interés en el hidrógeno y las pilas de combustible se fundamenta en su potencial para ser una fuente de energía limpia, móvil y sostenible cuando se combinan con otras fuentes alternativas. Su capacidad para reducir la dependencia del mundo en los combustibles fósiles y mitigar las emisiones contaminantes en sectores difíciles de descarbonizar ha hecho pensar que una economía basada en hidrógeno es posible. En este sentido, la combinación de pilas de combustible con sistemas de almacenamiento no convencionales, como supercapacitores y/o baterías de litio, para su integración en sistemas de generación híbridos ha demostrado ser altamente prometedora. Sin embargo, esta estructura presenta también importantes desafíos para el desarrollo de sistemas de control eficientes y seguros. Las características del sistema altamente no lineales, sumado a su elevado nivel de perturbaciones e incertidumbres, requieren el diseño de controladores robustos que permitan mantener un buen desempeño en todas las regiones de funcionamiento del sistema. De esta manera, a lo largo de la presente tesis nos dedicaremos al estudio y desarrollo de sistemas de control avanzados para hacer frente a estos nuevos desafíos. En particular, las estrategias de control por modos deslizantes han demostrado ser una potente técnica para el desarrollo de controladores robustos en entornos con mucha variabilidad. Sin embargo, esta metodología de control posee algunas desventajas que tendremos que sortear para lograr maximizar la eficiencia de los sistemas a base de hidrógeno. Es así que, como contribución en esta área de investigación, se realizarán aportes concretos que permitan mejorar estas estructuras de control avanzadas por medio de estrategias de adaptación de ganancias, para su aplicación en módulos de potencia renovables. Para llevar a cabo este estudio, comenzaremos la investigación desde el análisis inicial de las condiciones teóricas que aseguran el correcto funcionamiento de las propuestas realizadas hasta finalizar en su validación experimental en una plataforma a escala del sistema bajo estudio.