Archive for the ‘Aerogenerador’ Category
Enlace Parte 1: https://youtu.be/4k7BPpdO_H0
Enlace Parte 2: https://youtu.be/St4dRPdZG_k
Comparto con Uds. la presente filmación de la conferencia organizada por la Rama Estudiantil de la IEEE – Sociedad de Potencia de la Universidad Nacional de Ingeniería en Lima, Perú, y con el agradecimiento de las personas todas desde antes hasta la fecha que hicieron posible esto…
Atte: Jorge Mírez – UNI – PERU
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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TEMARIO:
Energías renovables
Concepto
Los tipos de energías renovables
Tecnologías en cada tipo
Modelamiento simulación de c/tecnología
Impacto en la sociedad
Impacto en la industria
Impacto en la universidad
Generación distribuida
Concepto
Esquemas de conexión eléctrica
Esquemas de control
Esquemas de gestión
Esquemas de optimización
Modelamiento y simulación c/caso
Microredes
Concepto
Esquemas generales
Modos de funcionamiento
Partes
Esquemas de conexión eléctrica
Esquemas de control
Esquemas de gestión
Esquemas de optimización
Microredes modelo en el mundo
MicroRed CEDER
Modelamiento y simulación de casos
Será una conferencia en la que podré hablar de lo que son las energías renovables, sus diferentes tecnologías, modelamiento y simulaciones de turbinas eólicas, paneles solares, baterías, concentradores cilíndricos parabólicos, turbinas submarinas, unidades de control de potencia y corriente, despacho, entre otras cosas. Luego la generación distribuida y las microredes, en la que hay diferentes modelos computacionales que se he hecho en Matlab/Simulink a mostrarles. Conversaremos de la importancia de las renovables y el reto que nos asume el poder conocer, comprender y aportar a este campo de la ingeniería con mucho interés en la industria. Experiencias tanto en Perú como en pasantías en el exterior serán compartidas en una reunión de aproximadamente dos horas y que con gusto estaré apto para responder preguntar e iniciar cooperación académica sea con las universidades o empresas. Sean bienvenidos a la Universidad Nacional de Ingeniería en Lima – PERU a quienes nos visiten de provincia y del exterior. La conferencia es libre y pueden asistir estudiantes, profesionales y público en general de cualquier instituto, universidad, centro de investigación y ciudad. Hay un enlace de inscripción y también para quienes deseen una certificación. Los costos de certificación serán para fortalecer las actividades de la Rama IEEE PES UNI con quienes tengo el agrado de que hayan organizado esta conferencia. Les esperamos !!
Jorge MIREZ
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En el año 2009 se inició unos estudios para determinar cuál es la capacidad de inyección de energía eléctrica proveniente de centrales eólicas y el gráfico es el resumen del mismo. A nivel nacional en Perú se tiene determinadas barras que son nodos importantes en el sistema eléctrico nacional, cada uno tiene una determinada capacidad de soporte de energía eólica. Sin embargo, hay que considerar que países como Dinamarca han logrado abastecerse con el 100% de energía proveniente desde centrales eólicas e incluso 150% han logrado y ha sido exportado hacia otros países. Pero claro es país con un sistema eléctrico grande y en cambio el Perú es un sistema eléctrico débil es decir que no tiene una gran máxima demanda de energía eléctrica, en fin, cuestión a determinar cada año a medida que va creciendo la demanda y generación de energía eléctrica en Perú como lo voy a mostrar en otros post. Esto es trabajo de estadística y si tienen datos estadísticos y desean compartirlos o trabajarlos en conjunto es bienvenido el realizar servicios o trabajar en colaboración.
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La Central Eólica «Talara» ubicada en la parte norte del Perú en la región Piura. La Región Piura tiene al interior una gran superficie desértica, principalmente dedicada a la producción de fosfatos (El Perú: Un Mendigo sentado en un banco de Oro… no crea tecnologías ni valor agregado a sus productos, sólo es un Pobre país conformista que vende sólo materias primas). Y bueno el emplazamiento esta en la misma ciudad y es que el aire proveniente del mar asciende por la ciudad la cual es asienta en una pendiente encantadora y que desde la parte alta se observa incluso las plataformas de extracción de petróleo. La Central Eólica «Talara» complementa con generación a la parte norte del Perú que actualmente sufre una desabastecimiento de energía debido al crecimiento de la economía, además que su principal fuente de alimentación es la generación en la zona central del Perú, por lo tanto, la línea de transmisión hacia el Norte se satura, y para compensar ello se encienden centrales eléctricas para compensar la caída de tensión y brindar parte del suministro… incluso se llegó a importar energía eléctrica desde Ecuador. Para quienes puedan visiten Talara, aparte de la buena comida esta ahora la central eólica. Conozco Talara cuando hace algunos años fui invitado a dar clases de Matemática Aplicada usando Matlab/Simulink para un programa de postgrado Maestría en Ingeniería de Petróleo que fue dictada por la Universidad Nacional de Ingeniería en cercanías de Talara… acá toda la matemática superior de ingeniería fue dictada usando códigos y ejemplos.
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Es una central eólica en operación actualmente. Cuando lo visite estaba en construcción y el equipamiento es inmenso (creo haber colocado algunas fotos en mi facebook personal). Los álabes inmensos, igualmente las góndolas y torres. Uno a simple vista puede observar que los problemas de ingeniería a tener en cuenta en el diseño de los mismos son mucho más de los que se dan en universidad peruana alguna y ante estas tecnologías, las escuelas de ingeniería deben prever la formación de capacidades humanas y mas que todo la continuidad de soluciones tecnológicas que se puedan presentar a fin de aportar a la industria y con ello, tener fuentes de financiamiento para proyectos, becas y laboratorios. La mediocridad es el cáncer de la educación superior. En fin, desde dicho emplazamiento se tiene una hermosa mirada del mar peruano… una vista casi paradisíaca. Están ubicadas sobre una ladera que corona en una parte alta. La evaluación de los datos de generación eléctrica, medición de viento, vibraciones, velocidad de rotación, entre otras son útiles para evaluar el desempeño de las turbinas que si bien cierto son productos ya terminados y puesto en el mercado, no dejan de ser tema de investigación, innovación y desarrollo… como en mi caso, suelo trabajar con modelamiento y simulaciones para entender procesos y fenómenos físicos, presto a servirles.
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La Central Eólica Tres Hermanas se encuentra ahora (2015) en construcción en un lugar privilegiado del Perú como es la Región Ica, ubicada al sur de Lima – Ciudad Capital, en donde los vientos son fuertes y constantes. Dicha característica está originada por que al interior de la región hay un suelo arenoso y seco por lo tanto esto se calienta muy rápido en las horas de la mañana y luego el aire asciende hacia la coordillera por lo que esto tiene que ser reemplazado por aire fresco proveniente del mar peruano que por lo general es de agua frías (excepto en el Fenómeno del Niño en que se incrementa su temperatura unos °C). El Perú tiene potencial para abastecerse de energías renovables al 100 % e incluso exportarlas, sin embargo, reglas de juego ya pactadas hace años principalmente en lo que es generación hacen que el impulso hacia tener más renovables esté frenado. Conozco el lugar de las Tres Hermanas, muy cercano a la actual y en operación Central Eólica Marcona y uno puede ver la carretera con la arena que desprendida del suelo se desliza mágicamente ante la vista formando torbellinos y formas que desafían la matemática estocástica. Ha sido difícil contactar con empresas de este tipo que construyen, por lo general, sus portales web dan emails que nunca responden, pero a las empresas que se dedican a esto con gusto estamos para brindarles asesoramiento, consultorías y nuestros servicios profesionales.
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La figura muestra en porcentajes como se distribuyen los costos de un aerogenerador de media potencia. La torre, las palas y el tren de potencia son los más caros. Implica materiales cada vez más sofisticados a medida que se incrementa la potencia instalada en el generador eléctrico. Los aerogeneradores son elementos costosos pero a la vez implica un adecuado uso de los recursos disponibles en zonas que tienen alta disponibilidad de viento. Pero el recurso primo no se agota y mientras más aerogeneradores se instalan es mucho mejor, entre ellos compensan variaciones de la generación, así mismo, si existe un sobrante puede haber métodos de uso rápido como sistemas de almacenamiento de agua, térmica o magnética, hasta generación de hidrógeno como parte de un adecuado uso de la energía producida.
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La figura muestra como están distribuidos los elementos que conforman y se disponen dentro de la góndola de un aerogenerador. Hay poco espacio, la competencia es mucha entre fabricantes. Las normas técnicas algunas son exigentes, sin embargo, el mercado dispone en muchos países que el precio mande y por lo general, en dichos casos las normas técnicas se vuelven más que todo para uniformizar el mercado hacia productos estándares. Las normas técnicas son sólo una referencia y no se pueden tomar como ley. Estas pueden ser refutadas e incluso se debe pedir mejores diseños con lo cual se sustenta el uso de mejores normas técnicas y por lo tanto un mayor costo de la inversión. Pero lamentablemente muchos ingenieros evitan la responsabilidad y el haber estudiado cinco años en universidad terminan por ser reducidos a mero trabajo técnico de actividades rutinarias y procedimientos de evaluación estandarizados. La figura pueden ver las partes y existen trabajos de modelamiento y simulación al respecto, yo los hago en Matlab/Simulink y gustoso de trabajar con los interesados…
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Hay diseños de molinos de viento con eje vertical. Si bien es cierto que no están tan implementadas, hay diferentes diseños que se han ido desarrollando durante los años. Se puede ver en la figura algunos de ellos que son ya antiguos incluso usados en instrumentos de medición y otros más modernos. Algunos otros modelos pueden haber sido desarrollados, pero la figura muestra estos modelos. Los hay de costos variables desde simples materiales hasta complicados. Todo depende de la finalidad y de la cantidad de energía que se desea obtener. El principal problema es dado que son verticales, al construirlos estos crecen en altura hasta que los soportes les permiten.
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Molinos de viento o turbinas de viento con eje horizontal creo que todos los lectores tienen una idea con la turbina tripala implementada en ya grandes cantidades en granjas eólicas en varios países del mundo. Sin embargo, diseños alternativos también han sido desarrollados para pequeñas y grandes potencias, con diferentes materiales que involucra costos de fabricación, mantenimiento y operación. La figura representa desde los antiguos modelos ya utilizados en la Edad Medía hasta algunos modernos. Los presentados son de referencia, pueden haber y de hecho que los hay mucho más modelos de turbinas. Lo principal es tener una área que haga frente al viento fluyente y pueda causar una torsión y generación de potencia mecánica que mediante un eje sirva para mover un motor primo que transforme la energía mecánica a eléctrica u otro uso.
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Hay parámetros que afectan el costo de la generación eólica. Sobre la base de un 100% nominal mejoras como la velocidad del viento, la reducción de pérdidas, entre otras condiciones. Algo que más llama la atención son los costes de inversión, los intereses y los costos de operación y mantenimiento. En este punto la subvención permite el desarrollo e implementación de turbinas eólicas, el desarrollo de la tecnología y los consecutivos modelos mejoran los materiales y se reducen los costos; así mismo, la facilidad del financiamiento que se debe tener con intereses algo más asequibles. Los costos de mantenimiento y operación, involucra el tener el personal técnico adecuado y la asequibilidad de los repuestos hasta los lugares de las turbinas; en algunos países no existe la formación de profesionales, incluso las carreras de ingeniería discuten aún si ello es posible o no careciendo de la visión a futuro en corto plazo ni el aporte que pueden dar a esta rama de la ingeniería. En cuanto a la operación, los impuestos y el gastos como el cuidado de las instalaciones, alquiler del terreno, entre otros ya depende de autoridades locales.
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Encontré esta gráfica en que se aprecia el porcentaje de participación de las RER en el mercado peruano. Es de mencionar que Perú se ha propuesto que al menos el 5 % del consumo sea proveniente de las fuentes renovables. Han hecho bien en no incluir en la gráfica las pequeñas hidroeléctricas, los motivos sobran como lo expuse en el anterior post J826. Tiene la gráfica esa forma dado que a medida que se instalan las RER también el consumo nacional va en crecimiento. Se prevé que pronto nuevas centrales solares y eólicas entren en funcionamiento y aunque según me informo el mercado peruano aún no es tan lucrativo, es decir, las empresas privadas no se ven incentivadas a invertir en este rubro, es quizás producto también que el mercado peruano si bien está en crecimiento es aún pequeño con una máxima demanda de unos aproximadamente 5.8 GW. Pues habrán nuevas centrales y a quienes conozcan de las empresas participantes, pasen la voz para quizás tentar brindar asesoramiento o ser trabajadores de algunas de ellas o participar como visitantes técnicos la construcción. Mi correo jorgemirez2002@gmail.com
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
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En Perú se han estado realizados Procesos de Subasta para la implementación de centrales eléctricas desde fuentes renovables. Ya van dos, y este año 2015 se piensa realizar la 3era subasta. Entiendo por energías renovables aquellas que no afectan significativamente el medio ambiente. Por ejemplo, el viento luego de incidir sobre las aspas de las turbinas eólicas reduce un poco su velocidad, pero luego aguas abajo recupera su perfil de velocidades, lo único que influye es su efecto visual y el ruido que pueden hacer al circular el aire por los álabes. Igual parecido a las centrales solares fotovoltaicas, instaladas en áreas donde por lo general, no son de interés para otras actividades, son suelos eraseos, con bastante sol, por lo tanto, ni siquiera llegan a ser visibles a poblaciones; a veces, también se instalan como parte de techos o áreas libres de empresas o instituciones y la impresión que se tiene es que es un área ahora aprovechada para un suministro alternativo de energía. No puedo así opinar por la energía hidráulica, ahora lo han clasificado como renovable quizás para mencionar que sus procesos de implementación de renovables tienen cierto éxito; no lo debería ser así el estar jugando con las palabras y la técnica a fin de sustentar gestión energética pues resulta que para las centrales hidroeléctricas hay que implementar una presa y un reservorio y eso ya de por sí cambia el medio ambiente circundante, un embalse en cualquier paraje es ya un cambio al medio ambiente y teniendo ecosistemas ahora bastante frágiles debido al calentamiento global y al desarrollo de la civilización que no ha escatimado en destruir el entorno natural, viene a ser una «cortina de humo» esa seudo-amabilidad ambiental de la generación hidráulica. Renovables también pueden ser las centrales electricas mareomotrices, con el adecuado cuidado de emisión de calor residual hacia el medio ambiente lo son las central geotérmicas. En la figura están las que se han adjudicado durante la segunda subasta y que estarán pronto en construcción y puesta en marcha…
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Estimados lectores… Recogo la información y se las muestro. Esta figura se puede visualizar como será en un futuro la distribución de la electricidad en la que el sistema está cargada o tiene conectados muchos o varias independientes arquitecturas de distribución en corriente continua DC. Valores de 280 Vdc en casas, centros comerciales, datas centers entre otros… pues no estaría mal, además la DC es menos propagación de ondas electromagneticas en el entorno y hay muchas ventajas de la DC frente a la AC. Claro, asumo que alguien recordará a Tesla y su energía free for all, pero hasta lo que se ve, la idea es la misma, la de mantener el mercado electroenergético mediante la compra de electricidad, cambio de repuestos/máquinas, etc… lo mismo de ahora pero en DC, con un pequeño aliciente, en aquellos países que se permita, podrán ser con una inversión, autogeneradores mediante turbinas de viento o paneles solares fotovoltaicos o etc.. pero las reglas de juego al menos a lo que se ve, siempre serán a favor de las empresas públicas o privadas de electricidad… el mercado tiene que sobrevivir, ese es el mensaje. Por lo tanto, si miran bien esta figura, verán que hay mucho por investigar, desarrollar, innovar… Ánimos que si lo pueden hacer en laboratorio excelente !! si no lo pueden, pues están las herramientas de modelamiento y simulación.. Saludos cordiales.
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- DERs grid-forming: Estas unidades son la columna vertebral de las microgrids. Siendo responsable de mantener estable las condiciones del sistema de potencia, estas unidades constantemente hacen control de frecuencia y voltaje tener a tono los sistemas de generación y la demanda. Estas unidades pueden ser convencionales generadores síncronos o Inversores de Fuente de Voltaje (VSI) con almacenamiento de baterías.
- DERs grid-supporting: Unidades controlables (despachables) los cuales son dependientes del voltaje y frecuencia del bus. Estas unidades pueden ser de almacenamiento (volantes de inercia, baterías, almacenamiento térmico) o generadores cuyos principal recursos son despachables (celdas de combustible, micro turbinas, etc).
- DERs grid-following: Generadores no controlables. Estas unidades son frecuentemente diseñados para maximizar su salida por medio de Seguidores de Punto de Máxima Potencia (MPPT). Ellos no realizan control de frecuencia y voltaje en su PCC, en su lugar, ellos “siguen” la señal de voltaje y frecuencia y actúan como una fuente de corriente. La principal guía para esta estrategia de control es la incertidumbre de la fuente de energía primaria de estas tecnologías. Algunos ejemplos son las celdas fotovoltaicas y las pequeñas turbinas eólicas.
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Los bancos de condensadores son muy usados para corregir el factor de potencia inyectando energía reactiva al circuito al que está conectado (y por ende a la red) La gráfica muestra en colores los condensadores que tiene un banco de condensadores, son cinco. Ademas se observa el acumulado de la conexión de los condensadores y la potencia reactiva solicitada. Se debe mantener siempre el factor de potencia por debajo de 1, dado que puede ser causa de resonancia y presencia por lo tanto de transitorios perjudiciales al sistema eléctrico. El gestor de control elaborado en Matlab lo que permite es en función de la potencia reactiva solicita, determinar que conexiones son las necesarias de entre los condensadores disponibles a fin de lograr el mejor factor de potencia. El eje horizontal esta numerado en tiempo discreto, el cual se puede ajustar a cualquier tiempo de muestreo. También se puede añadir a un código de estos, cuestiones de predicción, gestión de número de ciclos de uso por condensador (para no envejecer a algunos con exceso de ciclaje), entre otras perspectivas. Estos 10 ciclos pueden ser 10 segundos, 10 minutos, 10 ciclos de 5 minutos, en fin… Os dejo con esto, espero les sirva, y les motive hacia los procesos de modelamiento y simulación.
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Fecho este post codificado con J800 con un cuadro que menciona las tecnologias que harán posible el próximo o casi ya actual mercado energético mundial. Casi ya, debido a que muchas de ellas se vienen ya implementando y otras en continuos y avanzados estados de investigación, innovación y desarrollo. Están tipificados según sus características funcionales y que hacen posible la comparación entre ellas. Algunas técnicas de medición, predicción, gestión, optimización y control pueden ser familiares entre ellas debidos a su propia naturaleza de funcionamiento. Hay mucho campo por estudiar en el sector energía, cada temática es una apasionante ventana hacia un conocimiento que se ve y será cada vez más novedoso en cuanto a tecnologías… No seamos simples lectores, intentemos ser parte de este cambio aunque sea aportando un granito de arena, al menos como lo hago mediante este blog, mis otros blogs y modelamiento y simulaciones numéricas con Matlab/Simulink
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Muchos sistemas híbridos, especialmente los más complejos, tienen un controlador supervisor para asegurar la propia operación de todos los dispositivos dentro del sistema. Las posibles funciones de un controlador supervisor son ilustradas en la figura.
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Good day. My full name is Jorge Luis MIREZ TARRILLO.
I am Peruvian and live in Lima, capital of Perú in South America.I am Mechanical Electrical Engineering, MSc Physics and Dr. Physics (title doctoral thesis: Control, Optimization, and Management of Microgrid Current Direct)
Too, actually job as Principal Professor in Faculty of Oil, Gas and Petrochemical Engineering of Universidad Nacional de Ingeniería (National University of Engineering) in Lima – PERU (Courses: Modern Physics, Differential Equations and Research's Methodology)
My subjects of my interest are control, signal processing, optimization, simulation, biomedical research, smart grid, microgrid, water.
I have experience in Matlab/Simulink programming, biomedical equipment, electrical systems, renewable energies, microgrids, saturated steam systems 100 psi and organizing academic events.
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