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7/23/2019 DISEÑO DE UN SISTEMA HÍBRIDO DE ENERGÍA PARA SUMINISTRAR ELECTRICIDAD A UN POBLADO EN BASE AL MODELADO AL MODELADO EN EL S…

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DISEÑO DE UN SISTEMA HÍBRIDO DE ENERGÍA PARA SUMINISTRAR ELECTRICIDAD A UN POBLADO EN BASE AL MODELADO EN EL SOFTWARE

HOMER

El Homer (Hibrid Optimization Model For Electric Renewables) es un programa de optimización gratuito desarrollado por

laboratorio Nacional de energía renovable de los EE! (NRE") # es ampliamente utilizado para la evaluación económic

ambiental de los sistemas el$ctricos %ue utilizan m&ltiples 'uentes de generación # %ue son designados com&nmente comsistemas Híbridos* el programa identi'ica el sistema de mínimo costo de un con+unto de alternativas posibles simulando

comportamiento ,orario del sistema a lo largo de un a-o # clasi'icando las soluciones en orden de costo creciente actual n

para el siclo de vida de la instalación!

.e dise-a por simulación un sistema ,íbrido /iesel Eólico0'otovoltaico 1atería para suministrar electricidad a un poblado producción de energía el$ctrica para esta población aislada de la red el$ctrica Nacional! "as variables meteorológicas usason las %ue se nos da en la guía de solución! Estas son el punto de partida para la simulación usando el so'tware HOME(H#brid Optimization Model 'or Electric Renewable)! 2omo resultado de la simulación HOMER muestra en una tabla resultados con la combinación de todas las posibles variantes ordenadas usando el capital inicial (3nitial 2apital)! 2ombinancriterios t$cnico0económicos como el costo de la energía # la demanda insatis'ec,a se seleccionó la variante %ue me+or se a+ua las necesidades de este centro poblado!

4l e+ecutar el programa HOMER lo primero %ue se debe seleccionar son los componentes %ue van a integrar nuestro sistemEsto se ,ar5 dando clip add6remove e%uipment to consider (agregar /quitar equipo a considerar ) donde nos dar5 una listacomponentes a seleccionar una vez #a seleccionados los componentes el programa mostrara un diagrama con todo componentes seleccionados es importante seleccionar la opción compare stand0alone s#stem to grip e7tension (compararsistema autónomo de e7tension de la red) como se muestra en la 'igura!

8aso 9 abrimos Homer



8aso : con el puntero nos posicionamos en la eti%ueta 4dd6Remove

8aso ; .e abre el siguiente cuadro de dialogo



8aso <= .elección de los componentes # le damos clic en o>

8aso ?= .i vemos en la ventana en la parte superior iz%uierda nos aparece el /iagrama de los componentes %ue integran nues

sistema a la e+ecución del simulador Homer!



Luego 3ntroducimos los datos obtenidos en el lugar de estudio para cada componente del sistema= Primerollenaremos los datos del primer generador. Clic en el icono indicado

8aso 6: Generator (Generaor D!e"e#$

Escogimos un combustible (/iesel) por lo menos escribir un tama-o el valor de costo capital (@ABBB @9CBB@:<BBB) reemplazamiento (@AB<< @DC?< @99<C?) # operación # mantenimiento (B!:B B!ACB 9!B:B @6#r) entabla de costos! "os tama-os a considerar son B A 9C :< >!

.us propiedades son=

• 2orriente alterna 42

• Giempo de vida 9CBB ,• Mínima carga de razón ;B

Aparece el siguiente cuadro de dialogo.

Llenamos los datos según lo indica La guía. Lo mismo se hace para el segundo generador, y le dam

ok



8aso %: P& ( S!"te'a Fotoo#ta!)o$

3ntroducimos al menos un tama-o (9) # el valor de costo capital (@BBB) # reemplazamiento (@BBB) en la tabla costos operación # mantenimiento (9B @6#r)! 3ncluimos los tama-os a considerar 'ueron B ? 9B (>)! .propiedades son=

• 2orriente /irecta ( /2)

• Giempo de vida de 9? a-os

• Factor de reducción del DB

• 8endiente de 9B!B?I dada por HOMER

• 4zimut de 9ABI

• 1a+a Re'lectancia del :B



8aso *: W!n T+r,!ne (S!"te'a e-#!)o . Aero/eneraor$

.e eligió un tipo de turbina eólica (JENER32! 9B) al menos un tama-o a considerar en la tabla de costos (9)valor de costo capital (@<?BBB) # el costo de reemplazamiento (@<?BBB) operación # mantenimiento (9BB @6#

3ncluimos los tama-os a considerar 'ueron B 9 # : (>)!


• 8otencia nominal 9B >

• 2orriente directa (/2)

• Giempo de vida 9? a-os

• 4ltura del bu+e ;B m

8aso 0: Batter1 (Bater2a$

.e eligió un tipo de batería (Gro+an "9C8) al menos un tama-o a considerar en la tabla de costo (9) el valor dcosto capital (@:?B) # de reemplazamiento (@:?B) operación # mantenimiento (? @6#r)! "os tama-os a conside'ueron B :B <B CB AB # 9BB!


• Kolta+e nominal C K



• 2apacidad nominal ;CB 4, (:!9C >,)

• Giempo de vida de 9B? >,

8aso 9B= Conerter (Conert!or$

El convertidor re%uerido para el sistema pude ser de corriente directa a corriente alterna o vice0versa! n convertidpuede invertir (/2642) o recti'icar (426/2)! 3ntroducir por lo menos un costo capital (9) costo capital (@9BB) # reemplazamiento (@9BB) operación # mantenimiento (9B @6#r) en la tabla de costos! "os tama-os a considerar B ;B >!


• 3nvertidor= tiempo de vida A a-os

• E'iciencia DB

• Recti'icador= capacidad relativa a invertir 9BB

• E'iciencia DB



Pa"o 33: Pr!'ar1 Loa (Car/a Pr!'ar!a$

.e elige un tipo de carga (42) introducimos :< valores ,orarios en la tabla de carga e introducimos un promedanual escalado (9B)! 2ada uno de los valores de la tabla de carga es el promedio de la demanda el$ctrica por una ,o

al día!

NOG4= HOMER replica este per'il durante todo el a-o a menos %ue de'ina meses o di'erentes tipos de día! 8ara c5lculos HOMER utiliza los datos de escala= los datos de re'erencia aumentan o disminu#en el valor promedio anuescalado!



Car/a 4r!'ar!a: Se /eneraron 5 t!4o" e /r7!)a":

Per7!# !ar!o

"a gr5'ica representa el per'il diario de la demanda de energía (>) por cada ,ora al día!.e observa %ue en la ,o%ue ma#or demanda ,a# es a las :B=BB0::=BB (A pm a 9B=BBpm) con :A > # la menor es las 9B=BB L 99=BB (9B am99 am) con < >!

2osumo de energia por ,ora de cada mes

"a gr5'ica representa el consumo de energía (>) de cada ,ora del día en un intervalo de 9: meses! Resultó %ue las ,oras de BB=BB a 9;=BB en los meses se usa un promedio de 9B!A > a :9C > # de ;:!< > a <;!: > se usen las 9C=BB a ::=BB ,rs!



8er'il estacional anual

"a gr5'ica representa el per'il estacional anual de consumo de energía! Ge indica los maimos # minimos consumos

diarios de los mese el mes con ma#or cusumo es enero con ?B!? >!

/espu$s de introducir las variables a los componentes del sistema resultó el enlazamiento de est$ por medio de 'lec,as=

.e tendr5n %ue enlazar por medio de como se muestra en la 'igura!

na vez concluido con los componentes del sistema se pasó a la opción recursos para ingresar las variables # el programa realice los c5lculos!

Pa"o 38: W!n Re"o+r)e (Re)+r"o e# &!ento$

HOMER utiliza insumos de recursos eólicos para calcular la potencia la turbina de viento en cada ,ora del a-o! 3ntroducimos la velocidad viento de cada mes %ue obtuvimos en las mediciones! 8ara los cacul

HOMER utiliza los datos de escala= los datos de re'erencia aumentadisminu#e el valor promedio anual escalado! "os par5metros avanzados le permiten controlar la 'orma en HOMERgenera ACB valores ,orarios a partir de 9: valores mensuales %ue se anotaron en la tabla!

Parámetros:

• 4ltitud sobre el nivel del mar B m

• 4ltura del anemómetro :B m



.e generó una gr5'ica=

Recurso eólico de cada mes!

Esta gr5'ica representa el recurso eólico (m6s) %ue e7istir5 en un intervalo de un a-o! En donde nos dice %ue el mes

con m5s recurso es +unio (9B!D m6s) # los meses con menor recurso ser5 noviembre con (<!A m6s)!

Pa"o 35: So#ar Re"o+r)e (Re)+r"o So#ar$

HOMER utiliza las aportaciones de recursos solares para la potencia FK para cada ,ora del a-o! .e introdu+o la latitud (<BIal norte) # un valor medio diario de radiación (<!BBB >,6m:6d) o un índice de claridad promedio (B!?:) de cada m

HOMER utiliza el valor latitud para el c5lculo de la radiación media diaria del índice de claridad # viceversa!



.e generó una gr5'ica=

Radiación Global Horizontal.

"a gr5'ica representa la radiación global ,orizontal la radiación diaria (>,6m:6d) # el índice de claridad %ue ,a# un intervalo de un a-o! .e pude observar %ue el mes en donde e7iste ma#or radiación es marzo (C >,6m:6d) # don

e7iste ma#or índice de claridad es entre ma#o con (;!A)!

RESULTADOS

Re"+#tao"8resentación del antepro#ecto

En este &ltimo módulo se describe un antepro#ecto completo con su an5lisis t$cnico # económico listo paradesarrollar un pro#ecto e+ecutivo # posteriormente establecer los convenios para su desarrollo # operación!

na vez %ue todas las variables est5n introducidas se procede a calcular en el HOMER arro+ando una serie sistemas ,íbridos con características de precio viento tipos de sistemas etc!

Resultados de Sensibilidad

2omo podemos observar ordena los sistemas ,íbridos de menor velocidad de viento a ma#or te e7plica m5sdetalladamente los sistemas m5s óptimos para utilizar de pendiendo de la variable combustible # velocidad delviento!

C+e"t!onar!o



1. Modelar el sistema Costa Norte y evaluar la meor alternativa t!cnica y econ"mica. #e podr$proponer una alternativa tecnol"gica complementaria al sistema propuesto.

%. &valuar el impacto tari'ario en los clientes, considerando los costos operativos totales (ue seo)tengan en cada alternativa.

*. +Cu$les son las condiciones t!cnico econ"micas (ue la empresa de distri)uci"n el!ctrica de)considerar para tomar la decisi"n de desarrollar el proyecto -usticar.

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