Archive for the ‘baterías’ Category
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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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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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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Las microgrids (micro redes de energía eléctrica y de calor) con potencias involucradas de hasta 10 MVA. pueden tener diferentes diseños. Su definición involucra que se pueden utilizar tecnologías desarrolladas localmente y eso es muy importante, dado que localmente se pueden desarrollar y construir equipos tanto de generación y de almacenamiento. En el presente se tiene un sistema común de almacenamiento de energía que está conectado al bus de ac que alimenta dos bloques de mini-microgrid conectados a un convertidor ac-dc. Cada bloque cuenta con diferentes fuentes de generación eléctrica (viento en un una y solar en otra). El PCC significa el punto de común acoplamiento. Diferentes diseños de microgrids son desarrollados, simulados y/o probados en diferentes universidades, institutos y empresas alrededor del mundo.
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En la siguiente figura se muestra un ejemplo de una microgrid funcionando en modo aislado, es decir, que no tiene conexión activa con la red eléctrica externa. La microgrid utiliza sus propios recursos en fuentes de generación y almacenamiento para suplir con energía eléctrica (y calor en un caso más general) a las cargas eléctricas conectadas en sus circuitos. Lo interesante de todo es remalcar que tanto en el dimensionamiento de fuentes y conductores prima mucha importancia los escenarios considerados de carga a fin de que estos estén acorde a la necesidad real. Otra cosa adicional, es la cuestión que microgrid pueden estar dispersas en una zona geográfica y que bien pueden interconectarse a fin de suplir a una microgrid vecina con energía faltante. Todo esto es un interesante campo de estudio. Mi email para comunicación: jorgemirez2002@gmail.com
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Hola lectores, la figura que presento en este post es un ejemplo de flujo de energía (entrante/saliente) de cada elemento que conforman una microgrid DC en su modo conectado a la red eléctrica externa, es decir, que el punto de común acoplamiento (PCC) entre microgrid (micro-red) y red eléctrica externa es bidireccional, permite la entrada (compra) de energía y salida (venta) de energía desde el propietario de la microgrid. Nuevos elementos se han considerado en este ejemplo como son los super-capacitadores y los elementos de generación distribuida que puede implicar diferentes formas y técnicas de generación de electricidad. Todo esto se puede modelar matemáticamente y simulaciones en software de alto nivel como Matlab/Simulink. En lo personal ya venía realizando todo esto, quizás de una manera lejos de la forma de las gráficas tan bonitas como se pueden ver, pero continuaré en ello. El camino se va cada vez más clarificando. Aún así la cooperación académica es importante y es bievenida siempre.
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Creo que es una de las figuras que mejor representa la tendencia hacia lo que deben ser las microredes de energía, hecho por Pika Energy y que la comparto en un 100 %. Puedo tener diferentes formas de generación de electricidad, las cuales las puedo convertir en modo dc las que sean necesarias y por lo tanto, con el modo de transmisión en DC me permite muchas ventajas que la forma AC resultaría difícil e incluso costosa y con mucha requerimiento de equipo especializado tanto en máquinas como en personas. Pero si la forma de interconexión hacia los usuarios es un punto a debatir, considero que hasta la casa debe ir una alimentación en DC, interiormente debe tener su inversor. En cuanto a la conección con la red eléctrica externa, esta debe ser con un inversor de alta potencia necesaria para inyectar todo el sobrante a la red. En todo ello, numerosas simulaciones con análisis imaginarios y de campo son necesarios para ello.
NOTA: Dado que en mi país no tengo las instalaciones necesarias para hacer experimentación, sólo simulaciones en mi computadora personal, hago un llamado a profesionales, investigadores, estudiantes y universidades para poder trabajar en conjunto esta temática y así yo pueda concluir mi tesis doctoral con dos publicaciones internacionales incluido. Gracias a quien escriba a jorgemirez2002@gmail.com
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Durante el funcionamiento de un sistema eléctrico pueden haber momentos en que no esta operativa, debido a una falla parcial o total del sistema. Cada elemento tiene una probabilidad de falla dependiendo de varios factores entre ellos diseño, funcionamiento, mantenimiento, entre otros. Hay elementos del sistema mucho más importantes que otros, quizás algunos esenciales como lo puede ser una línea de transmisión si es la única que hay para conectar dos puntos. En todo esto, se puede recurrir a modelar fallas mediante la generación de número aleatorios. En la figura en un período de 100 años se simula las fallas (valor 1) y no fallas (valor 0) de un elemento de un sistema. Se puede ver que en este caso dado que lo hemos hecho sin mayor exactitud, es decir, aleatorios uniformemente distribuidos, encontraremos que la probabilidad de falla es de 0.5 aproximadamente tendiendo a dicho valor si el número de años se hace infinito. Hecho en Matlab de MathWorks Inc.
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Se había tratado en un post anterior algo semejante para elementos que hacen almacenamiento de energía y creo, que lo había en varios posts. La presente es la gráfica de los principales fuentes de generación de energía eléctrica que están considerados dentro del grupo de las energías renovables. Es una apreciación bien práctica para saber la capacidad de generación por unidad de peso tanto de energía como de potencia. Hay una relación en que hay tecnologías que tienen alta potencia específica pero baja energía específica y viceversa (equipos con alta energía específica y baja potencia específica) a excepción de los elementos de combustión interna que tiene un comportamiento parejo en ambas variables. Hago recordar que las máquinas de combustión interna, se utilizan como respaldo al sistema microgrid en momentos de falta de abastecimiento sea durante condiciones normales o en caso de corte de suministro.
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… to IEEE CWCAS 2014 in collaboration with my colombian colleagues
(URL: http://www.ieee.org.co/e.php?id2=22&id=15&t)
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La regla del amperio-hora para carga de las baterías de ácido-plomo es considerado como el más eficiente criterio de carga y que considera el tiempo de carga, con ello se logra una excelente performance de éste método para mantener la vida útil de la batería. Un ejemplo de esta aplicación es la que describimos en este post. Cuando la batería esta cargando, la corriente de carga Ic, el voltaje de carga Uc, la diferencia de potencial Eb entre la placa positiva y la placa negativa de la batería y el resistir interno Rb de la batería cumplen la ecuación descrita. Sólo cuando Uc > Eb la batería puede ser cargada. Durante la primera etapa, Eb es muy bajo, el voltaje Ub inicia con un pequeño valor, mientras la corriente permanece constante a un valor referencial, llamado: valor máximo de corriente. El set point de la corriente de carga está cerradamente relacionado con la capacidad de la batería. Cuando la diferencia de potencial de la batería gradualmente se incrementa, el voltaje de carga crece y con ello la batería puede ser cargada acorde a la ecuación mostrada. El segundo paso inicia cuando el voltaje de la batería alcanza cierto nivel, el cual es definido por las características de la carga, dependiendo de su capacidad y el número de celdas de la batería. Generalmente, esto es un 90% del total de la capacidad de carga de la batería. Durante esta fase, las variables de control actuán sobre la corriente y el voltaje. El voltaje se mantiene in cambiable en un mismo valor, mientras la corriente gradualmente decrece hasta el value set de la etapa inicial. El sistema de carga es por lo tanto muy complejo.
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En el siglo XX, científicos americanos determinaron la curva de carga óptima de las baterías de ácido – plomo. Si la corriente de carga se ubicaba en la trayectoria del a curva óptima, las horas de carga se realizaría sin la presencia de cualquier efecto por la capacidad y tiempo de vida de la batería. Esto significa, que la corriente de carga expresada en amperios en cualquier momento del ciclo de carga no sobrepase la capacidad de la batería en aquel momento, expresada en Amperio-hora. Las curvas de la figura representan la relación entre la corriente de carga y el tiempo de carga en el que intervienen la capacidad de adopción de la corriente (máxima corriente en el tiempo t=0) y una constante que es el coeficiente de atenuación de la batería.
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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En la figura les muestro un análisis de los modos de transformación de energía en los sistemas de generación de energías renovables. En dichos sistemas, la potencia eléctrica generada es que alimenta a las cargas con una alta prioridad. Si la energía eléctrica generada es excesiva a la demanda de las cargas eléctricas, el plus es usado para cargar las baterías, y si la batería se carga totalmente, la sobreflujo de potencia se envía a la red de distribución local si éste existe. El trabajo de la batería tiene tres status: desconectado del sistema, cargado por el sistema o en descarga para suministrar potencia a las cargas.
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Las baterías son sistemas de almacenamiento de energía en forma química que capturan el exceso de energía producida por las fuentes de energía renovables en el caso de una microred. Las ordenes de carga y descarga van condicionadas entre otras cosas por el voltaje adecuado de carga y por el nivel de voltaje suficiente que dar la orden de descarga. En ambos casos, un monitoreo continuo del estado del sistema se debe realizar, a fin de determinar el momento necesario para ello. También en los procesos de simulación se puede apreciar la intensidad de dichas corriente de carga y descarga y las potencias que involucra, esto sirve para determinar la capacidad de los conductores, el tamaño de las baterias y también las características particulares de la batería que lo hagan resistente a los procesos de carga y descarga. En la figura se observa lado izquierdo superior la orden para realizar la carga de la batería, y en la parte izquierda inferior, la orden binaria para proceder al proceso de descarga de la batería. Las curvas en la ventaja de la derecha lo pueden consultar en post anteriores, pero describe las diferentes variables involucradas en el funcionamiento de la batería. Esto ha sido simulado en Matlab/Simulink de MathWorks Inc.
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Este modelo ha ido mejorando en colaboración con colegas extranjeros, suena bien y vamos por buen camino… que sigamos progresando !! … están los componentes de la microgrid, esta es de corriente continua y alterna. Un escenario ha sido modelado a fin de ser considerado como estudio importante de un caso típico. La simulación se realiza en Matlab/Simulink de MathWorks Inc. El modelamiento se ha hecho en base a la literatura científica y libros de relevancia consultados….
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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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