Plataforma Experimental para el Desarrollo de Sistemas Híbridos Solar-Eólico para Aplicaciones Productivas
Jorge M HuacuzGerencia de Energías No ConvencionalesInstituto de Investigaciones Eléctricas (IIE)
Cuernavaca, Mé[email protected]
Taller Internacional sobre Electrificación Rural con Energías RenovablesCusco, Perú, Noviembre 2, 2010
PLATAFORMA EXPERIMENTAL
PARA EL DESARROLLO DE
SISTEMAS HÍBRIDOS SOLAR-EÓLICO
PARA APLICACIONES PRODUCTIVAS
Primera edición digital
Julio, 2011
Lima - Perú
© Jorge M Huacuz
PROYECTO LIBRO DIGITAL
PLD 0267
Editor: Víctor López Guzmán
http://www.guzlop-editoras.com/[email protected] [email protected] facebook.com/guzlop twitter.com/guzlopster428 4071 - 999 921 348Lima - Perú
PROYECTO LIBRO DIGITAL (PLD)
El proyecto libro digital propone que los apuntes de clases, las tesis y los avances en investigación (papers) de las profesoras y profesores de las universidades peruanas sean convertidos en libro digital y difundidos por internet en forma gratuita a través de nuestra página web. Los recursos económicos disponibles para este proyecto provienen de las utilidades nuestras por los trabajos de edición y publicación a terceros, por lo tanto, son limitados.
Un libro digital, también conocido como e-book, eBook, ecolibro o libro electrónico, es una versión electrónica de la digitalización y diagramación de un libro que originariamente es editado para ser impreso en papel y que puede encontrarse en internet o en CD-ROM. Por, lo tanto, no reemplaza al libro impreso.
Entre las ventajas del libro digital se tienen:• su accesibilidad (se puede leer en cualquier parte que tenga electricidad),• su difusión globalizada (mediante internet nos da una gran independencia geográfica),• su incorporación a la carrera tecnológica y la posibilidad de disminuir la brecha digital (inseparable de la competición por la influencia cultural),• su aprovechamiento a los cambios de hábitos de los estudiantes asociados al internet y a las redes sociales (siendo la oportunidad de difundir, de una forma diferente, el conocimiento),• su realización permitirá disminuir o anular la percepción de nuestras élites políticas frente a la supuesta incompetencia de nuestras profesoras y profesores de producir libros, ponencias y trabajos de investiga-ción de alta calidad en los contenidos, y, que su existencia no está circunscrita solo a las letras.
Algunos objetivos que esperamos alcanzar:• Que el estudiante, como usuario final, tenga el curso que está llevando desarrollado como un libro (con todas las características de un libro impreso) en formato digital.• Que las profesoras y profesores actualicen la información dada a los estudiantes, mejorando sus contenidos, aplicaciones y ejemplos; pudiendo evaluar sus aportes y coherencia en los cursos que dicta.• Que las profesoras y profesores, y estudiantes logren una familiaridad con el uso de estas nuevas tecnologías.• El libro digital bien elaborado, permitirá dar un buen nivel de conocimientos a las alumnas y alumnos de las universidades nacionales y, especialmente, a los del interior del país donde la calidad de la educación actualmente es muy deficiente tanto por la infraestructura física como por el personal docente.• El pe r sona l docente jugará un r o l de tu to r, f ac i l i t ador y conductor de p r oyec tos
de investigación de las alumnas y alumnos tomando como base el libro digital y las direcciones electró-nicas recomendadas.• Que este proyecto ayude a las universidades nacionales en las acreditaciones internacionales y mejorar la sustentación de sus presupuestos anuales en el Congreso.
En el aspecto legal:• Las autoras o autores ceden sus derechos para esta edición digital, sin perder su autoría, permitiendo que su obra sea puesta en internet como descarga gratuita.• Las autoras o autores pueden hacer nuevas ediciones basadas o no en esta versión digital.
Lima - Perú, enero del 2011
“El conocimiento es útil solo si se difunde y aplica” Víctor López Guzmán Editor
Configuración típica de un Sistema Híbrido
Solar-Eólico-Grupo electrógeno
Proyectos en México
4008570171999San Juanico20060152.251997Isla Margarita**-0.50.151995Villas Carrousel
250482012.41993Agua Bendita130-100.81992Calabazal140-100.81992I. Allende230-101.21992La Gruñidora250-101.61992El Junco2321256011.21992X-Calak
*450.761991Oyamello35528-8.61991Nva. Victoria1681854.31991Ma. Magdalena
PoblaciónServida
GeneradorDiesel(kW)
Potencia Eólica(kW)
Potencia Fotovltaica
(kW)
Año deInstalaciónUbicación del
Proyecto
Sistema HíbridoIsla Margarita
México
Sistema HíbridoIsla Margarita
México
Sistemas HíbridosZacatecas,
Hidalgo, México
Sistemas HíbridosZacatecas,
Hidalgo, México
Sistema Híbrido
X-Calac, México
Sistema Híbrido
X-Calac, México
Microsistemas Híbridos Cancún, México
Microsistemas Híbridos Cancún, México
Sistema Híbrido San Antonio, México
Sistema Híbrido San Antonio, México
Sistema Híbrido San Juanico, México
¿Por qué sistemas híbridos?
Minimizar inversionesDisminuir costos de operaciónReducir consumo de dieselEvitar contaminación ambientalUsar recursos energéticos locales
ComplementariosExtender horario de servicioIntegrar soluciones energéticas
CONTROL ELECTRÓNICO (CON CAPACIDAD DE
ADQUISICIÓN DE DATOS)
BANCO DE BATERIAS
BANCO DE RESISTENCIAS (PARA SIMULAR UN PATRON
DE CONSUMO)
BANCO DE RESISTENCIAS (PARA SIMULAR UN PATRON
DE CONSUMO)
CONTROL DE LA DEMANDA
CONTROL DE LA DEMANDA
INVERSOR RECTIFICADOR (CD-
CA-CD)
INVERSOR RECTIFICADOR (CD-
CA-CD)
ARREGLO FV 675 WARREGLO FV 675 W
ARREGLO FV 675 WARREGLO FV 675 W
ARREGLO FV 675 WARREGLO FV 675 W
ARREGLO FV 675 WARREGLO FV 675 W
MOTOGENERADOR
A GASOLINA
MOTOGENERADOR
A GASOLINA
Diagrama Primera Plataforma Experimental
Primera Plataforma Experimental
Características: 1.76 KW fotovoltaico; 2.5 KW eólico; banco de baterías 1,500 Ah @ 12 V; motogenerador a gasolina de 6.4 KVA.
5 aerogeneradores de 500 W c/u
4 sub-arreglos. Módulos de varias tecnologías
Elementos que conformaban el sistema híbrido
Estación Anemomética Banco de BateríasSistema de control, adquisición de datos e inversor CD/CA
Banco de resistencias eléctricasMotogenerador a gasolina
Objetivos de la Plataforma Híbrida Contribuir en el avance de la tecnología de sistemas
híbridos. Desarrollar paquetes tecnológicos para aplicaciones
específicas. Formar recursos humanos calificados en el tema Demostrar el uso de tecnologías amigables con el medio
ambiente. Facilitar la vinculación con instituciones educativas y de
investigación. Desarrollar líneas de investigación en las áreas de control
e instrumentación. Probar y caracterizar equipos y tecnologías individuales
I.C.A.P. Sistema Híbrido
Elaboración de productos
Curtidode pieles
Elaboración demermelada de fruta
Procesamiento de cárnicos
Elaboración de quesos
Equipos eléctricos
Control del sistema
Control dela carga
Registro de consumo eléctrico
Equipos eléctricos
Equipos eléctricos
Equipos eléctricos
Datos de placa
Programa de control
Análisis y Resultados
Adquisición de la Información
I.C.A.P. Sistema Híbrido
Elaboración de productos
Curtidode pieles
Elaboración demermelada de fruta
Procesamiento de cárnicos
Elaboración de quesos
Equipos eléctricos
Control del sistema
Control dela carga
Registro de consumo eléctrico
Equipos eléctricos
Equipos eléctricos
Equipos eléctricos
Datos de placa
Patrón de proceso
Análisis y Resultados
Adquisición de la Información
Análisis y Simulación de Procesos Productivos
Ejemplo: Proceso de Cárnicos
EQUIPO INSTALADO EN EL TALLER DE CÁRNICOS DEL ICAP (UAEH)
Producto Cantidad Concepto Potencia Potencia Voltaje de Tiempo de uti- Energía Energía(Kg) nominal (HP) nominal (W) operación (V) lización (h) (kWh) % de kWh tot
Cámara Frigorífica 1 746 220 24 14.9 69.16%1 15 Molino 0.75 560 127 0.17 0.09 0.43%2 7.5 Molino 0.75 560 127 0.25 0.14 0.65%
7.5 Cuter 7.5 5595 220 0.25 1.40 6.47%3 15 Sierra 0.75 560 220 0.25 0.14 0.65%4 15 Molino 0.75 560 127 0.17 0.09 0.43%6 5 Tumbler 0 127 3 0.00 0.00%
Alumbrado 12 x 40 W 480 127 10 4.80 22.21%
TOTALES 21.6 100.00%
15Elaboración de jamón serrano (5)
15Elaboración de morcilla (4)
7.5Elaboración de botillo (3)
7.5Elaboración de sobrasada (2)
15Elaboración de salchicha (1)
Cantidad (Kg)
Productos
Proceso de Lácteos Proceso de Frutas
Generación diaria promedio 11.01 kWh
Consumo diario promedio 10.30 kWh
Generación diaria promedio 12.72 kWh
Consumo diario promedio 11.96 kWh
Ejemplos: Generación y Demanda Eléctrica
Proceso de Frutas24 a 26 de octubre de 2001
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
4000
5000
10 10 10
Hora
Pote
ncia
[Wat
ts]
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Volta
je [V
olts
]
Carga Generación VBB
Proceso de Lácteos4 a 6 de julio de 2002
-2500-2000-1500-1000-500
0500
1000150020002500
Día
Pote
ncia
[Wat
ts]
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Volta
je [V
olts
]Carga Generación VBB
Proceso de Cárnicos
Proceso de Pieles30 de noviembre a 5 de diciembre de 2001
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
10 10 10 10 10 10
Hora
Pote
ncia
[Wat
ts]
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Volta
je [V
olts
]
Carga Generación VBB
Proceso de Pieles
Generación diaria promedio 14.62 kWh
Consumo diario promedio 12.95 kWhGeneración diaria promedio 14.3 kWh
Consumo diario promedio 12.9 kWh
Ejemplos: Generación y Demanda Eléctrica
G e n e ra c ió n y c a rg a . P ro c e s o d e c árn ic o s2 3 d e s e p tie m b re d e 2 0 0 1
-1 .5
-1
-0 .5
0
0 .5
1
1 .5
2
2 .5
3
D ía
Pote
ncia
[kW
]
0
2
4
6
8
1 0
1 2
1 4
1 6
1 8
Volta
je [V
olts
]
C a rga G ene rac ión V B B
Niveles de carga de una lavadora
0
50
100
150
200
250
300
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
Tiempo (seg)
Pote
ncia
(wat
ts)
Niveles de carga de una licuadora
0
50
100
150
200
250
300
0 10 20 30 40 50
Tiempo (seg)
Pote
ncia
(Wat
ts)
Niveles de carga de un refrigerador
0
40
80
120
160
2000 120
240
360
480
600
720
840
960
1080
1200
1320
1440
1560
1680
1800
Segundos
Wat
ts
Niveles de carga de una computadora
0
40
80
120
160
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
Tiempo (Seg)
Pote
ncia
(Wat
ts)
Otras Aplicaciones Analizadas
N
L1
L2
10-12kWe
2,300Ah
5kW
5kW120Vca 240Vca
48Vcd
Red
Red Red Red
3kWp 2-3kW 5kW3kWp
Red
Diagrama Unifilar Nueva Plataforma de Prueba
Ubicación de la Nueva Plataforma
Arreglo Fotovolaico
G.Electrógeno
Cuarto de Control / Cargas
Aero-generadores
Conexión a Red
Torre Meteorológica
Estado del Proyecto
• Evaluación de las instalaciones del CERTE finalizado.
• Concepto de configuración y flexibilidad de conexión establecida.
• Selección de componentes (fabricantes y equipos) elaborada.
• Requisiciones para compra de equipo en proceso.
• Evaluación de software de simulación en proceso.
Instituto de InvestigacionesEléctricas
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