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, Méxicojhuacuz@iie.org.mx

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/guzlopster@gmail.com guzlopnano@gmail.com 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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