Archive for the ‘Aerogenerador’ Category
J778: Enlace entre portadores y convertidores de energía en un futuro sistema de energía sostenible…
En un futuro el sol es de hecho la fuente de energía primaria. La cantidad de energía solar que incide sobre la Tierra es muchas veces la cantidad actual de energía que necesitamos cada año. Sólo una pequeña fracción de la superficie del Desierto del Sahara puede suministrar todas las necesidades energéticas del planeta. De la interacción del Sol con el planeta surgen el viento, las olas y la biomasa que usando las tecnologías y equipos adecuados se logra captar y convertir esa energía primaria para ser usada en forma de electricidad y calor. El excedente requiere así mismo de formas de almacenamiento que permita también la posibilidad de usarlo cuando no exista generación de calor o electricidad. La figura muestra los múltiples enlaces entre ellas. Cada uno puede pensar de la forma como pueden interactuar y recrear diferentes escenarios de estudio….
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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El término sistema híbrido de energía se refiere a aquellas aplicaciones en el cual múltiples dispositivos de conversión de energía son usados para lograr suministrar un requerimiento de energía. Estos sistemas son frecuentemente usados en aplicaciones aisladas y normalmente incluye al menos una fuente de energía renovable en la configuración. Sistemas hídridos de energía son usados como una alternativa a los sistemas convencionales, los cuales típicamente son basados sobre una única fuente de combustible fósil. Sistemas híbridos pueden también ser usadas como parte de las aplicaciones de generación distribuida en redes de electricidad convencionales.
En la figura uno de los sistemas renovables híbridos más comunes implementados y estudiados hasta que se describe en el presente día..
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La figura muestra los detalles de cada fuente. La potencia es proveída por una fuente de voltaje DC. Este suministro es una excelente emulación de un sistema de microturbina o celdas de combustibles con almacenamiento sobre el bus DC. En los terminales AC del inversor hay un filtro LC para atrapar los componentes en la frecuencia de switching (suitcheo). El tamaño del transformador e inductor son dimensionados para asegurar que el ángulo de voltaje a través de la inductancia es 10° a potencia nominal. El control es digitalmente implementado en un DSP (Procesador Digital de Señales) para manejar el comportamiento del inversor. La medición del flujo de corriente es usado en la opción de control de flujo de alimentador. Notar que la medición de la corriente inyectada por la unidad es necesario también durante el control de flujo de alimentador dado que ello es usado para calcular la potencia reactiva Q y la potencia activa P para cumplir sus límites.
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Estaba analizando datos de velocidad de viento (unos 100 datos) y encuentro varias formas de estudiarlas (aún tengo por estudiar todo ello y ver si sirve para los propósitos de mi tesis doctoral /escribo hoy abril 2015/). La figura 1 son los datos normales, la figura 2 es el que sale usando el comando filter de Matlab y el tercero usando el comando retrending. Creo que retrending está mal usado, dado que el viento es bastante aleatorio y no tiene una velocidad promedio ya que el retrending resta el promedio para tratar de centrarse en los cambios. El uso de filter puede aliviar en el análisis pero no en la veracidad de los datos, quizás el filter se vea su uso aceptable considerando que las turbinas tienen una gran masa en movimiento y esta de cierta manera amortigua los cambios de velocidad y por lo tanto ese alisamiento de la figura 2 con respecto a la figura 1 pueda tener sentido.
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Esto es una técnica ampliamente utilizada para analizar la distribución de errores en el pronóstico de la potencia eólica. Hecho en Matlab. Es un estimador de la desviación estándar. Se usa en este caso para el proceso de predicción de producción de energía eólica.
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El error absoluto medio es el promedio de la suma de todos los valores absolutos de los errores de pronóstico para un particular periodo de análisis «k». La gráfica es producto de una data que se analiza con un k=5 horas.
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El modelo de error sistemático o bias es el promedio de todos los errores pronosticados durante el período de estudio. En la figura se muestra en escala logarítmica, dado que se ha tomado un período largo de estudio de muchas horas (las horas de un año). El código fue implementado en Matlab. Este es uno de los varios indicadores que hay para analizar la perfomance del pronóstico.
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El modelo de persistencia es un método que se basa en que dentro de un período de tiempo el fenómeno se vuelve a repetir en igual intensidad. La gráfica por ejemplo nos representa un cálculo en horas (eje horizontal) en que se ha tomado como que cada 5 horas se repite la misma potencia eólica o velocidad de viento. Queda interesante decir que esto no elimina los espacios en que no se ha tomado lecturas. Una técnica como el control droop sirve para trabajar en dicha situación, pues recoge información local y en base a eso el generador hace la producción de electricidad. La gráfica es a modo de ejemplo y hay que afinar el método para que el error sea el mínimo posible. La gráfica muestra el error que hay entre el valor predicho y el valor real que se presenta. La escala vertical para este ejemplo es en m/s. Hecho en Matlab de MathWorks Inc
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Las turbinas eólicas tienen muchos fabricantes y se producen cada vez en mayor cantidad, para ser esa parte constituyente de la producción de electricidad que se prevee en unos años y que servirá para la seguridad energética y la reducción del cambio climático. En ese desarrollo, algunas tendencias o formas de construcción ya se han venido acuñando y la tabla representa esos criterios de diseño, de instalación y de selección para turbinas eólicas o parques eólicos que se tiene como criterio común en este rubro.
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Desde aprox 1990 las turbinas eólicas han ido creciendo en tamaño y potencia. Con ello podían alcanzar zonas en que había una mayor velocidad de viento y con ello se mejoraba la productividad, con ello el tamaño de los generadores instalados en cada turbina. Esto más aún, ha sido un poco más mejorado, por mejoras en la aerodinámica en los álabes, materiales más adecuados en álabes y transmisión, más mejores sistemas de control y predicción. La figura muestra la producción anual por unidad de área, el cual se ha incrementado un aprox. 50% cuando el diámetro del rotor se ha incrementado desde 20 a 80 metros. Esta figura ha sido construida usando actuales datos de performance desde especificaciones de fabricantes y teniendo como velocidad de viento de referencia unos 7 m/s a 30 metros de altura.
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La tecnología de las turbinas eólicas se ha ido mejorando con el correr el tiempo. Por ejemplo en Alemania hacia el año 1990 se tenia potencias de aprox 160 kW. Durante este período se ha incrementado en factor de 10, es decir, hacia el 2004 se tenía turbinas del orden de los 1600 MW. Con ello se incrementa la capacidad de generación y por consiguiente, va implícito el incremento de la altura de la torre, hub y diámetro. Los álabes son más grandes y además, surgen nuevos problemas de ingeniería que han sido superados progresivamente por las empresas fabricantes y universidades. En este orden de potencia estamos hablando de diámetros comprendidos entre 70 a 100 metros aproximadamente. La figura representa un comportamiento lineal, lo que indica, una política de implementación de renovables sostenida y financiada en el tiempo.
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La capacidad de producción de energía eólica a nivel mundial se ha duplicado cada tres años desde 1990 a 2005, como se muestra en la figura. Es una de las fuentes de energía, y quizás, que más ha tenido un marcado crecimiento en los últimos años. La capacidad instalada en el año 2005 era del 26% del total de la capacidad instalada a nivel mundial y que ha fines del año 2005 ha sido de 60 GW. Alemania ha sido el que tiene más alta capacidad del orden de 18 GW, pero Dinamarca con sus 3 GW ha sido el que logra el más alto indice per-cápita y la producción de electricidad desde la generación eólica representa en Dinamarca un alto porcentaje de su consumo.
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En muchos casos de las diferentes temáticas tratadas en las energías renovables, los factores medioambientales tienen comportamiento aleatorio; también, la forma con que se consume la energía y los valores de tensión, corriente y energía que circulan a través de las redes eléctricas o microgrid o sistema eléctricos en general. Sin embargo, el gran reto de ingeniería, es que a pesar de que haya (y que siempre habrá) factores de comportamiento aleatorio, la respuesta del sistema o su comportamiento esté siempre dentro de lo ya establecido en la mesa de trabajo del ingeniero. La gráfica muestra el comportamiento de una señal senoidal dibujado como curva paramétrica a la que se ha añadido una perturbación aleatoria, a pesar de que no tenga la forma deseada (una curva cerrada), nos muestra que el comportamiento cumple un movimiento casi circular con ligera variación de su trayectoria ideal. Este aleatorio añadido sirve para que en casos específicos de estudio se determine el posible valor del aleatorio en base a los datos recolectados de campo o de laboratorio. Gráfica hecha en Matlab de MathWorks Inc.
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Se ha hecho un estudio de tal manera que se vean si podemos hasta el 2030 dejar de emitir un 50% de las emisiones que se realizaban hacia el 2002. Implica esto de decisiones importantes tanto en lo político como en la industria, así como en los mercados principalmente de aquellos con grandes consumos de energía (países desarrollados y en desarrollo…. [Perú no cuenta a las justas ni llegamos a 10 GW de capacidad instalada, por lo tanto, no somos un país en vías de desarrollo]) … Hay un fuerte impulso en lo que son las renovables, pero la cantidad de MW involucrados es de considerar. Recientemente leí una noticia que Dinamarca había logrado el 40% de consumo a partir de renovables (en Perú se dice que las renovables no pueden implementar debido a que causa inestabilidad en el sistema, obvio con un sistema eléctrico nada robusto eso es posible… por lo tanto, debe haber políticas para incrementar el consumo de energía eléctrica y propiciar las plantas de energía renovable de muchos MW). Por lo tanto, se es necesario estar al tanto de la tecnología y aportar en lo posible para que esto prospere, lo mismo en construcciones más eficientes y tecnologías (nuevas o existentes) que se pueden usar en la industria. De hecho, para lograr esta curva, los investigadores (bastante técnicos y no burocráticos) han tenido un sano criterio y juicio de comprender la actualidad energética y sus variables para hacer estas simulaciones.
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The rapid increase in the integration of distributed resources such as distributed generation (DG), demand response (DR) and electricity storage (ES) requires management schemes to integratedistributed resources into low and medium electricity networks. Energy management represents a challenge for operation of electric grids when distributed resources are merged into the network. This paper address the energy management of distributes resources considering a complete characterization of them. The feasibility of those resources is considered into a microgrid model, so, thedistributed resources are integrated through of a microgrid. This paper proposes the integration ofdistributed resources using a microgrid concept because there are relevant advantages of this model. The operational advantages are evident from the results. The results show how effectively differentenergy resources can be managed into the grid in the most efficient way.
Published in:
Circuits and Systems (CWCAS), 2014 IEEE 5th Colombian Workshop on
Date of Conference:
16-17 Oct. 2014
- Page(s):
- 1 – 5
- Print ISBN:
- 978-1-4799-6838-1
- Conference Location :
- Bogota, Colombia
- DOI:
- 10.1109/CWCAS.2014.6994607
- Publisher:
- IEEE
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
E-mail: jmirez@uni.edu.pe
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«El Dr. Norrby comentó a los estudiantes de nuestro campus que para algún día ser Premios Nobel, no deben olvidar seis ingredientes fundamentales: mucha curiosidad por explicar ciertos fenómenos, una educación de base sólida, un buen mentor [alguien que te clarifique el camino y esté al tanto de lo que sucede en el mundo, de la importancia de tal o cual investigación en beneficio de la humanidad… tan importante es tener un buen mentor], un lugar donde se esté desarrollando ciencia de buen nivel, experimentos fuera de serie que rompan paradigmas en una rama que los intrigue y, sobre todo, una forma de pensar poco convencional».
Estimados (gentlement) lo comparto porque lo veo importante… muy importante lo diría si uno se fija en lo que sugiere el entrevistado y la realidad universitaria.
Fuente: http://www2.ccm.itesm.mx/sites/ccm.itesm.mx.talentotec/files/historico/talentotec055.pdf
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Quiero acuñar el dicho: » a más turbinas eólicas, mejor !! «… y no es que hay peligro de desestabilizar el sistema, sino que mas bien, cuando hay muchas turbinas eólicas la producción individual que es, por lo general, variable, entre muchas se van compensando y alisando, por lo tanto, la producción de energía se hace un constante. Es más, ese es quizás el secreto de grandes granjas eólicas situados en los países del norte de Europa y Estados Unidos de América, porque no decir, China y otros más rescatables. No sólo es la cantidad de energía que se puede obtener, sino es también para contabilizar la reducción en la huella de carbono (un compromiso humanístico para con el Planeta) y la seguridad energética de importación de combustibles fósiles o de producción de combustible fósiles a cargo de empresas transnacionales que fijan sus intereses globales a consta del poblador que necesita de electricidad, combustible para automóviles e industrias.
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Este es un post importanet en que se muestra en el enlace entre los diferentes formas de transporte y conversión de energía en el futuro sistema de energía sostenible. El sol es la fuente de energía primaria. La electricidad y varias formas de formas de celdas de combustible sintéticamente preparados son predominantes como portadores de energía y una variedad de tecnologías de conversión van a ser requeridas. Se muestra aparte de la energía primaria… las formas de tecnologías relacionadas a la conversion, almacenamiento y transmisión; así como también al uso final de la energía. Toda este flujo nos permite visualizar la tendencia tecnológica, lo que para fines de investigación orienta que temas son más prioritarios que otros.
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Hello estimados lectores. Esta microgrid si que está muy bonita 🙂 … No hay nada que hacer que quienes lo han diseñado y lo vienen estudiando, lo han hecho con el mejor gusto de ingeniería. Contiene muchos elementos que en un futuro próximo son potencialmente usados masivamente. Los sistemas de electrónica de potencia se hacen cada vez mas interesantes. surge la idea de que si es necesario que todo tenga que ser «electrónica de potencia», supongo que durante las investigaciones y desarrollo del equipamiento cosas nuevas se podrán determinar de tal manera que esto también sea un sistema que sea robusto ante fuertes pulsos electromagnéticos, ciber-seguridad, entre otros. No podemos ser «modernos» con tan sólo el criterio de que lo «electrónico» es lo moderno, hay que rescatar aquellas técnicas y elementos robustos del pasado que pueden brindar una muy alta fiabilidad. El bus de DC implica muchas aplicaciones tanto en el sector rural, industrial, comercial, residencial y hasta en cuestiones de emergencia, militar y en el sector aero-espacial (este último muy interesante para mí según mi experiencia en Mars Desert Research Station Crew 140 – Crew 141 [April – May 2014]).
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Datos Generales
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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