Archive for the ‘baterías’ Category
Cuando se realiza mediciones de la densidad del ácido de una batería para determinar si están o no cargadas, se utiliza una ecuación que ha sido modelada en matlab/Simulink. Esta ecuación bien puede entrar en mis modelos de microgrid (smartgrid) para chequear constantemente el estado de carga de las baterías.
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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Siguiendo con el recuento de casos posibles, esta en la que las baterias son instaladas con una carga inicial, pero las condiciones del medio no permiten procesos de carga, es decir, las cargas sólo se van a proveer de lo que se genera en las centrales renovables y lo que se dispone de las baterias, en último caso harán la suplencia de energía de la red convencional, pero en esta entrada solo se visualiza la descarga de baterías.
Se ha modificado un poco las entradas que les presente a continuación:
En la parte de aerogeneración se ha reducido una unidad para crear las condiciones del caso, se tiene entonces que:
Se ha colocado un valor incial de las cargas de baterías con la que se inicia el proceso de simulación, podemos ver que:
El balance de potencias tanto de generadores, cargas y almacenamiento queda de la siguiente manera:
Y en detalle de lo que sucede en la fuente de almacenamiento de energía (baterias) las variables se comportan de la siguiente manera:
Esto permite tomar muchos criterios en base a un posible funcionamiento de esta microgrid (smart-grid). Saludos y escribanme al email.
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Hola, nuevamente… no se olviden de enviar sus comentarios, eso es constructivo. Bueno, siguiendo con el modelamiento de casos posibles en una microgrid, les presento en la que la fuente de almacenamiento esta nula, no se han dado las condiciones necesarias para carga de baterías… Bueno no se ven pero aca les presento los datos de entrada:
Bueno el resto de equipos en la microgrid siguen igual (ver entradas anteriores) y bueno lo que hay que tener en consideración es la fuente de almacenamiento la cual tiene que tener la condicion de que en caso de agotamiento de energía almacenada tiene que resignarse a dar la orden para que la microgrid se alimente de la red convencional, no haga procesos de carga ni de descarga. El esquema del banco de baterías lo presento en la siguiente figura:
Entonces ahora nos toca ver resultados, es algo dificil crear estas condiciones cuando no se tienen muchos datos de campo, es por ello, que si algun lector tenga medidas de cada segundo si esposible de radiacion solar, temperatura y velocidad de viento, altura sobre el nivel del mar y curvas de demanda eléctrica de cargas involucradas, favor enviarlo.
Muestro a continuación el diagrama de potencias de todas las fuentes y cargas involucradas en la microgrid en estudio bajo la condición definida de baterias agotadas.
Como verán las baterías están en una condición de agotados por que las condiciones de voltaje de la microgrid no son las adecuadas. Por lo tanto, se tiene que reflejar que la potencia faltante tiene que provenir desde la fuente convencional de energía. Les muestro el resultado del transformador, en la siguiente figura:
Podrán ver, la corriente en el primario del transformador que permite calcular la dimensión del cable de la red primaria, también esta la corriente del secundario que implica el dimensionamiento del transformador junto con la potencia a circular a través de él.
Gracias por su lectura y por favor envíen sus comentarios o datos para poder simular bajo las condiciones de su localidad, ciudad o potenciales aplicaciones.
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En una entrada anterior hable sobre los inversores multinivel y habìa copiado algunos resultados encontrados en la red. Pero, acá estoy colocando la señal de salida de un inversor multinivel. Como podrán ver la secuencia de escalones que realiza, permite aproximarse lo bastante bien a la señal de onda sinusoidal.
Hasta donde tengo conocimiento, los hay de 81 escalones (es la que presento), pero debe haber alguna forma de aumentar un poco mas de escalones y tener la señal perfecta. Si bien es cierto que puede ser bastante costoso y pesado, pero con el desarrollo de tecnologìas bien se puede con el tiempo hacerlo màs barato y asequible, sino hay que imaginar como era un telèfono celular en sus inicios; lo mismo se puede pensar en inversores, ya que las necesidades energèticas en corto plazo, apremian.
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La microgrid simulada cuenta con su fuente de almacenamiento de energía, planteado que fueran baterías. Podrán observar aca la corriente y potencia de carga y de descarga de las baterías, así como la energía acumulada en las mismas, la cual depende mucho de la generación de las fuentes renovables, y que cuando falte, las baterías suplen a la red, es por ello que se observa, crecientes y decrecientes en la grafica que corresponde a «de.»
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Toda la microgrid debe trabajar de manera adecuada, y algún elemento de la microgrid se tiene que encargar de llevar la contabilidad de la energía, potencias y corrientes de cada uno de los elementos. Aca muestro el diagrama esquemático de ese supuesto control que tendría como paso final, servir como interfaz con las personas sobre lo que sucede en la microgrid. Se observa las potencias producidas, almacenadas, se muestra un balance de potencias, cuando es que hay exceso de potencia y se tiene que almacenar, cuando es que hay una falta de potencia y hay que ingresar por la subestación que interconecta con la red primaria de distribución de electricidad.
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En una sistema en donde existen energía renovables, pueda que haya un sobrante de energía producida. Esta de alguna manera se debe almacenar, para luego utilizarla cuando la producción de energía renovable sea insuficiente. El modelo presenta un banco de baterías y en los resultados está las corrientes de carga y descarga, las potencias de carga y descarga, tambi¿én la energía almacenada y el voltaje de la red. Debo mencionar que aca se ha trabajado bastante en modelar esta parte del sistema, toda vez que hay que considerar un tope de capacidad de almacenamiento, y los momentos oportunos de carga y descarga. También se involucra la energía almacenada y la energía entregada. Esta fuente de almacenamiento de energía trabaja coordinadamente con el resto del sistema distribuido de energía Microgrid.
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Una alegría es entregar a los visitantes de este blog esta entrada que es la número 101.
En el modelamiento con Simulink/Matlad de mi primera Microgrid de Energía N°1, contiene generación eólica, en la gráfica pueden observar que tengo cuatro aerogeneradores, ubicados en un mismo campo de velocidades de vientol. Pueden observar como resultados la potencia eléctrica que entrega el aerogenerador, la energía eléctrica producida, temperatura, velocidad del viento y corriente a la salida del generador. En este primer modelo de microgrid estoy considerando 4 aerogeneradores, pero mi diseño me permite quitar o aumentar más aerogeneradores para ver la funcionalidad de la microgrid. Una microgrid también es llamado Sistema Distribuido de Energía, en los que la generación con fuentes renovables está cerca de las cargas. Y en este caso, las cargas son un conjunto de domicilios , por lo potencia considerada.
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Esta es el diagrama esquemático que se hace en Simulink de la Microgrid de Energía N° 1 que explique en la entrada anterior. Como se observa, esta microgrid esta alimentado por fuentes de energía eólica y solar, una fuente de almacenamiento de energía (baterias) recoge la sobreproducción de energía eléctrica. Para cuando no hay suficiente energía proveniente de las renovables o almacenado, una fuente externa convencional, como es la interconexión de la microgrid con una red primaria por medio de un transformador-rectificador, suple de energía.
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Hola, estimados internautas que llegan a mi blog, sea en forma de búsqueda o los que ya son regulares visitantes de mi blog. Es una madrugada lluviosa en Chota (PERU) pero he terminado de modelar en Matlab/Simulink la microgrid de energía de la figura. Desearia colocar el diagrama de la microgrid pero es bastante grande. Iré colocando partes de la microgrid a medida que voy avanzando también en modelar otras cosas. En la figura como se podrá ver, tengo cuatro aerogeneradores y dos cargas domiciliarias. Los panales solares pueden estar distribuidos, lo mismo como también la entrada de energía primaria se ha dibujado en forma que sea un elemento, pero puede una representación gráfica que indica que hay dos o más de estos elementos. La energía sobrante va hacia la fuente de almacenamiento. Mientras haya exceso de producción de energía, ésta se irá almacenando. Cuando haya caída de voltaje, la fuente de almacenamiento compensa. Existe un monitoreo de la tensión de la línea eléctrica de la microgrid, todo vez se piensa a futuro trabajar en algo experimental o alguien lo piensa hacer.
Me vence el sueño, mañana actualizo esta entrada….
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En este modelo se agrega condiciones mas reales al modelo presentado en la entrada anterior. Por ejemplo se tiene en consideración que el voltaje nominal de la microgrid es 280 Voltios, en cambio se activa la descarga de la fuente de almacenamiento cuando la red llega a los 275 voltiios. Esto permite un proceso de carga y descarga desde la fuente de almacenamiento. Posteriores modelamiento permitirían introducir criterios para otras condiciones especiales. Se dan los mismos valores de respuesta de la entrada anetrior, pero como se podrá observar dado que la entrada tiene un comportamiento diferentes, la respuesta de la fuente es determinada por procesos de carga y descarga…
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En este modelo se presenta una fuente de almacenamiento de energía, en el cual, se tiene una capacidad máxima de almacenamiento de energía y una condición de voltaje mínimo de la red para que se pueda descargar la energía almacenada. La cantida de corriente que la fuente inyecta a la red, está controlada para no permitir sobre esfuerzos a los elementos que almacenan la energía. Por lo general, se usa como elementos de almacenamiento de energía a las baterías electrolíticas bajo cualquier presentación, las más usadas son las de líquido ácido – plomo. Este sistema permite también visualizar los elementos necesarios a controlar y conocer para futuras aplicaciones experimentales. Los datos de ingreso del voltaje, han sido condicionados a propósito para ver el comportamiento del sistema. Futuros modelos pueden considerar, data real de voltajes para una mejor visualización en tiempo real del comportamiento de la fuente de almacenamiento.
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La gráfica muestra los efectos de la corriente eléctrica sobre el ser humano…
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Extraido de unas de las publicaciones de ABB, una de las mayores compañias del mundo en equipos para sistemas de potencia. Muestra las diferencias de concepto entre las redes eléctricas actuales y las microgrids. La tendencia es a promover la generación de energía cerca de los usuarios mediante la utilización de energías renovables. Pero hay mucho por investigar y desarrollar. Los cálculos en una microgrid son diferentes sustancialmente, tienen múltiples trayectores de energía y el control y dialogo entre empresa y usuario es necesario. Aparte el sistema tiene que ser posible de autocontrolarse, regularse y repararse automáticamente a si mismo… no comparto la tecnología SCADA, es la continuación de lo mismo de hoy, se hace evidente tener equipos inteligentes en cada parte de la microgrid y hablen un mismo idioma como los humanos, cuando queremos hacer manejo de dinero, en perú lo hacemos en soles, en Chile en pesos, en Brasil en reales… pero si tratamos de hacer negocios entre peruanos, brasileños, chilenos, etc., tenemos que hablar en dolares o euros.
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Se muestra en el cuadro las energías específicas de almacenamiento de diferentes tipos de baterías.
Los hay de diversos materiales y estructuras. Las conocidas plomo ácido estan en la parte inferior, pero por sus ventajas de costo y otras, son las utilizadas, principalemtne en el mercado automovilistico.
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Se muestran las curvas de carga de una batería de ácido plomo… si bien hay muchas dibujadas, cada una de ellas tiene su interpretacion. En resumen, si han escuchado hablar de carga rapida y lenta de baterias, podrán identificar las respectivas curvas. Pero por lo general, se tiene que cuidar de las cargas rápidas y más aún de los equipos hechizos o de fabricación artesanal, muchos de ellos, depredan y malogran las baterías, disminuyendo la vida útil de ellos., en especial, los que cargan por pulsos. Una corriente de carga constante es lo mejor. Por lo tanto, el uso en redes eléctricas, debe ser bien estudiado para un optimo diseño
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Se muestran las curvas típicas de descarga de diferentes tipos de baterias. Como se verá tienen un comportamiento parecido. Hay alguna desventaja en nuestras conocidas baterias de acido – plomo, pero todo depende del buen criterio de profesional de ingenieria y el habil ojo del investigador en fisica, darle un correcto uso e interpretacion a estos resultados.
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Se muestran diversas curvas de descarga de una batería de plomo – acido. Las caracteristica de esto, es que segun la corriente de descarga es la duracíón de la bateria, su cambio de temperatura, los ciclos de vida, y la cantidad de energia que entrega. La eleccion adecuada del amperaje de descarga determina una buena utilizacion de las baterías.
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Este esquema de un inversor multinivel, tiene la cualidad que utiliza una sola fuente de alimentacion que es de voltaje continuo. Los otros modelos mostrados en la pagina, necesitan fuentes adicionales de corriente alterna para crear las condiciones necesarias de switching de los elementos semiconductores. En este modelo no.
Fuente: Facultad de ingeniería Eléctrica – PUC de Chile.
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Este es un inversor multinivel, tiene cuatro etapas, la primera se llama MAESTRO y los otros ESCLAVOS. El MAESTRO es que conmuta poco y lleva una gran cantidad de potencia de la señal, los ESCLAVOS hacen el trabajo de complementar la potencia por escalas, el ultimo ESCLAVO es que conmuta mas pero lleva menor potencia.
Fuente: Facultad de Ingeneria Electrica – PUC de Chile.
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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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