Archive for the ‘Medio Ambiente’ Category
La imagen (la cual es diferente al anterior post J844) forman parte importante de los datos que sirven de trabajo en este trabajo de investigación sobre microredes y energías renovables. En muchos casos es necesario evaluar el potencial energético y la hora es una medida de tiempo bastante usada. Los medidores hacen un promedio de sus lecturas durante una hora y esa es considerada para evaluar el desempeño de un posible sistema de solar fotovoltaica, solar térmico o almacenamiento térmico. La gráfica muestra los datos tomados durante cada hora a lo largo de un año calendario. El comportamiento de la curva es un indicador de la inclinación de la Tierra a lo largo durante un año. Condiciones locales de nubes, lluvias u otros fenómenos definen esos altos y bajos que se observan. Dicho comportamiento por lo general bastante aleatorio, se procura compensar mediante técnicas de control, optimización y predicción que aprovechen sacar el máximo provecho al recurso solar disponible.
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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La figura muestra los datos de lectura de irradiación solar durante un año calendario. Se puede apreciar la forma como los movimientos de la Tierra definen el valor de la irradiación solar máxima. La data ha sido procesada considerando como eje la fecha de cada día, en ella, algunas fechas representativas son mostradas. Existen modelos matemáticos que permiten calcular y predecir dicho comportamiento dependiendo de la latitud y longitud del lugar durante el año. Los datos son valiosos y parte fundamental de los procesos de simulación, sin embargo, en caso de ausencia modelos matemáticos teóricos usándolos con el adecuado criterio técnico pueden servir también. Matlab permite altas prestaciones en el manejo de datos.
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La figura representa como ha ido evolucionando las pérdidas desde el año 1995 al 2013 en cuanto a las pérdidas en la distribución de energía eléctrica, y ha ido disminuyendo a pesar de que el consumo ha ido incrementándose, esto es parte de sistemas mejor diseñados, normativa más exigente, mejor criterio de previsión de crecimiento. En cuanto a la transmisión esta se ha ido incrementando, quizás motivo de que la transmisión se ha ido realizando con la misma red de líneas de transmisión. Sin embargo, el ya ingreso de líneas de transmisión de 500 kV hará disminuir estas pérdidas y eso a medida que los organismos oficiales den a saber sus datos de campo, en este blog lo estaremos dando a saber para conocimiento de nuestros lectores. En cuanto a nuestros servicios, hacemos trabajos de evaluación de pérdidas y eficiencia energética en sistema eléctricos y térmicos, y proponemos mejoras a las instituciones y empresas; también hacemos investigación en cuanto al uso de energía en algún sistema en particular…
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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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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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Bueno, es casi un estudio completo, se puede ir agregando otra información que no coloco en la presente. Entonces, en un emplazamiento determinado, los modelos matemáticos, nos permiten también calcular lo que es radiación difusa horizontal, irradiación sobre superficie horizontal, entre otras. Estos cálculos vienen a ser los ideales y que sirven de marco referencial para el análisis de datos in situ recolectados.
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Dado una ubicación dada en el planeta, considerando su latitud y demás ángulos solares necesarios, me enfoco en realizar los cálculos que conlleven a predecir el valor de los parámetros cada vez que el sol está en en zenith. Por lo tanto, en ese día del año (eje horizontal la irradiación extraterrestre, es atenuada por la atmósfera y eso es lo que lleva sobre el piso. En aquel lugar de estudio, el ángulo de altitud varía durante el año así como los demás ángulos como por ejemplo la inclinación solar que se muestra también. Hecho en Matlab considerando modelos teóricos y que doy el servicio de hacer los cálculos para cada ubicación que me soliciten.
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Se tiene los esfuerzos que se van haciendo para lograr tecnologías a fin de capturar y almacenar el Carbono que se libera durante procesos hacia la atmósfera. Uno de ellos es durante la post-combustión, una vez que el combustible ha sido quemado, se usa diferentes técnicas a fin de secuestrar el carbono. Antes de la combustión – precombustión – lo q se hace es mediante técnicas como la gasificación liberar el combustible hacia su forma gaseosa y atrapar al carbono. En los procesos industriales sucede algo parecido. Este es un reciente campo de estudio, debido a las millones de toneladas que se vierten cada año hacia la atmósfera y que se calcula que desde la Revolución Industrial se ha duplicado la cantidad de carbono en la atmósfera, la tendencia es que se va a colocar una ingente cantidad de carbono en la atmósfera los próximos años y he ahí los esfuerzos por lograr tecnologías que hagan posible su captura y almacenamiento, y quizás, un uso adecuado a las miles de millones de toneladas de carbono por capturar.
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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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Diferentes organizaciones internacionalmente reconocidas han presentado varios pronósticos para el futuro consumo. El pronóstico de la IEA es llamada escenario de referencia que el consumo de la energía primaria crecerá en más que 60 % en el período 2002 – 2030 (ver figura). Los combustibles fósiles se espera que participen en un 85 % de este incremento.
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Los datos que se presenta en este post son las emisiones de CO2 que se emitieron durante el año 2004 según países. De hecho que los con más industria emiten mucho más, sin embargo, son los que también mayores inversiones están que hacen en pasar de matriz energética a las renovables, más que todo por la seguridad energética y por no depender de terceros. Es abismal la producción de CO2 de los dos primeros frente al resto de países. Incluso muchos de América Latina o Latinoamerica no figuran. Al igual que los de Africa. No porque seamos «ecologistas» sino que no tenemos industria, seguimos siendo unos pobres países exportadores de materias primas y nada más… jugamos a crear tecnologías y a tener centros de estudios con nombre de universidades, los rankings mundiales lo dicen todo y que es necesario para cambiar… pues lo principal, el cambio de la persona misma
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La figura muestra una comparación entre diferentes tecnologías de celdas fotovoltaicas, algunas cosas que se determinan son:
- La eficiencia de la celda en condiciones estándar.
- La eficiencia del módulo (conjunto de celdas – array o arreglo).
- Área necesitada por kWp (por módulo) (metros cuadrados).
- Energía anual generada por kWp en UK (orientación hacia el sur, 30° de inclinación) (kWh/kWp)
- Energía anual generada por metro cuadrado (orientación hacia el sur, 30! de inclinación) (kWh/m^2)
- Ahorro anual de emisiones de CO2 por kWp (kg/kWp).
- Ahorro anual de emisiones por m^2 (kg/m^2)
De hecho que la tecnología va en creciente mejora de estas tecnologías así que quizás más adelante en otro post se coloque datos más actualizados, sin embargo, esto no pierde valor dado que puede servir para comparar instalaciones existentes con las nuevas a futuro.
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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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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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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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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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Esta es una gráfica de tendencia de las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera hasta el año 2030. Para llegar a este tipo de gráficas, se recrea los escenarios en base a los antecedentes y la perspectiva de uso de las variables que ingresan en dicho estudio y corren una simulación, con ello no basta, es necesario realizar varias simulaciones de lo mismo y quizás con algunos ajustes para tener todo un gráfico de tendencias en que se refleja el verdadero ánimo del consumismo mundial que ahora que estamos a mitad de camino de dicho período, tenemos serios problemas ambientales, que será cuando lleguemos al 2030… si llegamos ?… ó será que hasta esa época se han creado soluciones tecnológicas para minimizar el cambio climático y el efecto de la emisión de CO2 a la atmósfera. Por mi parte, nosotros que somos fans de las energías renovables, debemos hacer un esfuerzo por crear aquellas tecnologías que logren capturar el CO2 disuelto en la atmósfera y darle un mejor uso. Quizás para ello en un inicio será necesario hacer procesos de simulación, me avisan si puedo servirles, dado que en el desarrollo de tecnologías y realizar simulaciones vengo participando, además quien sabe que la tecnología pueda ser tan avanzada que roce con la ingeniería aeroespacial y dé la seguridad energética a las naciones así como un adecuado uso de los recursos ambientales, minimizando el daño.
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En la figura se ilustra el flujo de la información, el cual es un sistema de gestión de energía que convierte a comandos de salida para la generación óptima, cantidades de exportación/importación y control de carga. Decisiones son basadas primariamente sobre el pronóstico de generación y carga y los precios de electricidad y combustible. Estas decisiones son generadas en el estudio sobre la base de una hora hacia adelante.
El sistema de gestión de energía mostrado está restringido al control sólo de la potencia activa. Estabilidad de voltaje, calidad de energía y regulación de la frecuencia supuestamente son controlados automáticamente a nivel del generador. La sincronización de la microgrid con la red eléctrica externa no ha sido considerada. El sistema incluye funciones, tales como una económica programación, pronóstico para cargas eléctricas y para generadores dependientes del clima, gestión del lado de la demanda para desplazamiento de la carga y de la limitación de la carga.
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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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