CURSO 2025-2026
TÍTULO DEL PROYECTO: DISEÑO DE UN VOLANTE DE INERCIA PARA ESTABILIZACIÓN DE RED ELÉCTRICA
Convocatoria Prototipos orientados al mercado en TCUE CURSO 2025-2026
Autor/a: Isaac Pablo Fuertes Crespo Tutor/a Académico: Raúl Muñoz Sánchez Colaboradoras: MEINS Consulting S.L.U.
Esta actuación se enmarca en el PLAN TCUE 2024-2027 financiado por la Junta de Castilla y León
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Introducción y motivación El reto: almacenar energía y responder con rapidez
Generación variable La producción eólica y solar no siempre coincide con la demanda.
Equilibrio continuo La red debe compensar variaciones de potencia, frecuencia y tensión.
Necesidad tecnológica Se requieren sistemas capaces de actuar rápido y soportar muchos ciclos.
El almacenamiento rápido actúa como amortiguador entre generación y consumo.
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Introducción y motivación La solución propuesta: almacenamiento mediante energía cinética 1
Carga La máquina eléctrica acelera el rotor.
2
Almacenamiento La energía se conserva como movimiento.
3
Descarga La máquina actúa como generador.
Respuesta rápida y elevada ciclabilidad Central Dinglun: 30 MW y 120 unidades FESS
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Objetivos
Desarrollar un prototipo FESS (Flywheel Energy Storage System): Modular y técnicamente fundamentado, orientado a estabilización y respuesta rápida
Volante
Acero 42CrMo4 bonificado
Eje / rotor
Transmisión de par
Motor-generador Conversión reversible
Bastidor
Perfiles de aluminio
Anillos de seguridad
Apoyo mecánico de emergencia
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Motivación y aspectos innovadores del proyecto Por qué merece la pena desarrollar esta tecnología
Red más exigente Más generación renovable implica mayor necesidad de flexibilidad.
Coste de las perturbaciones Microcortes y picos pueden detener procesos o dañar equipos.
Oportunidad nacional La presencia industrial española en FESS es todavía limitada.
RÁPIDO
CÍCLICO
MODULAR
Actúa en intervalos breves
Soporta actuaciones repetitivas
Puede escalar por unidades
Tecnología complementaria Aporta valor cuando predominan la potencia, la rapidez y el número de ciclos.
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Especificaciones técnicas
Vista general del sistema FESS Esta actuación se enmarca en el PLAN TCUE 2024-2027 financiado por la Junta de Castilla y León
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Especificaciones técnicas MOTOR-GENERADOR
VOLANTE DE INERCIA
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Especificaciones técnicas La velocidad es la clave del almacenamiento
1 2 𝐸𝑐 = · 𝐼 · 𝜔 2 Energía cinética almacenada
CARGA →
ENERGÍA ELÉCTRICA
MOTOR– GENERADOR
ENERGÍA CINÉTICA
I - Momento de inercia
Depende de la masa y de su distribución respecto al eje.
ω² - Velocidad angular La energía aumenta con el cuadrado de la velocidad.
← DESCARGA
Más velocidad implica más energía, pero también mayores tensiones, vibraciones y exigencias de seguridad.
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Especificaciones técnicas La elección del material es crucial Material Acero (AISI 4340) Aleación (AlMnMg) Titanio (TiAl62r5) Material compuesto: Fibra de vidrio (60%) Material compuesto: Fibra de carbono (60%)
σc [] 1800
ρ [] 7800
Ec,m [] 140
Ec,V [] 1.092.000
600
2700
135
364.500
1200
4500
162
729.000
1600
2000
485
970.000
2400
1500
970
1.455.000
Los requisitos de masa o volumen también definen la elección del material
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Fases de desarrollo Pasos a seguir: I
II
Estado del arte
Diseño CAD
Materiales, geometrías y máquinas eléctricas.
Arquitectura, dimensiones.
III Optimización
CAE
Esfuerzos, deformaciones y seguridad.
IV
V
Presupuesto
Fase física
Proveedores y componentes.
Fabricación, equilibrado y ensayos futuros.
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Resultados Qué se comprueba Desplazamientos, tensiones, rigidez y comportamiento de los apoyos.
Qué aporta Localiza zonas críticas y permite ajustar geometrías antes del mecanizado.
Resultado mostrado Desplazamiento máximo calculado: 0,00647 mm.
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Resultados Diseño enfocado a la fabricación A partir de perfiles estándar y con mecanización sencilla.
Componentes estándar Enfocado al uso de componentes de fácil disponibilidad.
Resistente y duradero Modelado íntegramente en metales: acero, aluminio, etc.
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Análisis básico sobre las posibilidades de explotación del prototipo Aplicaciones con mayor potencial
01
02
03
04
05
Regulación de frecuencia
Integración renovable
UPS críticas
Industria
Recarga rápida
Respuesta ante desequilibrios rápidos.
Suavizado de variaciones de potencia.
Puente inmediato ante microcortes.
Reducción de picos y protección de procesos.
Apoyo sin sobredimensionar la conexión.
El prototipo es una plataforma experimental para estudiar estas aplicaciones
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Conclusiones Diseño completo Solución vertical, modular y parametrizable.
Base técnica sólida CAD, CAE, materiales y componentes.
Aplicación clara Respuesta rápida y elevado número de ciclos.
La idea clave El proyecto convierte una necesidad energética en una solución mecánica concreta y analizada.
Continuidad preparada Fabricación, instrumentación y ensayos.
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Gracias
Isaac Pablo Fuertes Crespo Diseño de un volante de inercia para estabilización de red eléctrica
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