Archive for the ‘Mercado’ Category
Un amplio rango de tecnologías pueden ser usadas en un sistema de energía híbrido. A pesar de que pueden haber un gran número de componentes, los fabricantes vienen estudiando incrementar la confiabilidad de los mismos. Dispositivos incluyen dispositivos que consumen energía (cargas), convertidores de energía, sistemas de control y dispositivos de gestión de carga. Algunos de los varios posibles dispositivos y arreglos entre ellos que pueden ser encontrados en un Sistema de Energía Híbrido son ilustrados en la figura. Todos estos dispositivos de manera individual y trabajando como sistema pueden ser modelados y simulados, para ello es necesario tener los modelos matemáticos adecuados y escribirlo en software de alto nivel… en mi caso uso Matlab/Simulink de MathWork Inc.
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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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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J777: Diálogo entre productores y consumidores para el suministro de energía bajo precios cambiantes
Nuestros sistemas eléctricos en América Latina son regularizados, es decir, hay una institución privada o del Estado o público/privada, que regula los precios cada cierto tiempo. En Perú es cada 6 meses aproximadamente. No tenemos generación distribución en media ni en baja tensión, es decir, paneles solares o aerogeneradores o cualquier otra fuente de energía renovable que produce electricidad o calor dentro de la propiedad del usuario final del sistema eléctrico (cliente). Con ello este cliente se convierte en productor y puede vende la energía sobrante a la red. Aún no existe la normativa, por estas épocas (Mayo 2015) se busca hacer un marco normativo, aunque yo busqué participar en el Ministerio de Energía y Minas de Perú, exigen perfiles profesionales no posibles para el autor-administrador de este blog. Bueno, los clientes dado que han hecho su inversión tienen un producto a un precio de venta, y ese precio, lo tienen que comunicar a la empresa para tranzar el negocio. Por lo tanto, usando los medios informáticos, los equipos electrónicos de control/medición se comunican entre sí intercambiando información para decisión, registro, control, optimización y predicción en el funcionamiento de la red eléctrica… A las instituciones públicas o empresas que deseen trabajar sobre la temática incluyen soluciones de autoabastecimiento de energía, me comunican….
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El día de hoy martes 12 de mayo del 2015, he visitado la Planta de la Empresa Peruana ELECIN. Me he llevado una muy buena impresión de la calidad de sus trabajos en seccionadores, celdas modulares, subestaciones y productos especiales. Productos robustos, fiables y muchos años de experiencia en realidades nacionales, de la región andina y países del primer mundo es la lógica consecuencia de una alta calidad en el diseño, proceso de manufacturas, instalación y puesta a punto. En mi experiencia son productos que recomiendo adquirir, hay capacidad de atender soluciones personalizadas y los ejemplos que he tenido a la vista son suficiente para dar a saber su alta destreza y capacidad de ingeniería. A continuación muestro un catálogo de sus productos y cuando llamen o escriban a la empresa díganles «Recomendado por el Ing. Jorge Mírez»
Página web de ELECIN –> http://www.elecinperu.com/
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El planeamiento se enfoca en la visión que se tiene del sistema eléctrico de operarlo en el corto y largo plazo. Por ejemplo un estudio típico de largo plazo es aquel que se hace a 10 años, por ejemplo, la predicción si a 10 años es necesario construir una nueva planta y donde estaría ubicada. Este ejemplo más aquellos estudios que se pueden pensar para la operación adecuada del sistema eléctrico desde 1 año a 10 años o más están enfocadas en los que el Planeamiento del Sistema de Potencia. Una visión dentro de la perspectiva en el horizonte del tiempo de los estudios de un sistema de potencia se puede observar en la figura.
La planificación del sistema de alimentación es un proceso en el que el objetivo es decidir sobre los nuevos, así como actualizar los elementos del sistema existentes, para satisfacer adecuadamente las cargas para un futuro previsto.
Los elementos pueden ser: instalaciones de generación, subestaciones, líneas de transmisión y/o cables, capacitores/reactores, etc. Y las decisiones pueden consistir en:
- Donde localizar el elemento.
- Cuando instalar el elemento.
- Que seleccionar, en términos de las especificaciones del elemento.
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Las redes de electricidad autónomas (AEN = Autonomous Electricity Network) llevan consigo tres tipos de control, según propuesta leída en la literatura científica. Un control primario que hace básicamente lo que la técnica de control droop lo permite y lo que busca es asegurar la fiabilidad de la potencia suministrada por la unidad de control de la fuente de Energia Distribuida (DER). El control secundario asegura que la desviación del voltaje promedio y la frecuencia es regulado hacia cero desde de cada cambio en la carga o en el suministro. El control terciario permite la operación en un óptimo económico, procurando conseguir que, en cuanto a límites de potencia sea permitido, todas las unidades DER intercambien potencia a igual costo marginal. En contraste con control primario que opera sin comunicaciones, tanto el control secundario y terciario son implementados usando comunicaciones entre las unidades DER.
En algunas entradas anteriores he presentado modelos en Matlab/Simulink que muestras resultados del control secundario y terciario.
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Les muestro en la figura como es la tendencia de precios a lo largo de estos unos pocos mas de 25 años de desarrollo de tecnologías encaminadas a la producción de celdas fotovoltaicas cada vez más baratas y asequibles. Si la tendencia sigue de esta manera se prevé una masificación en el uso de esta fuente de energía a escala doméstica e industrial. El freno es el recurso natural, hay que tener suficiente área para poder recolectar una buena cantidad de energía que nos permita una potencia de uso directa a los artefactos; sin embargo, las fuentes de almacenamiento hacen su trabajo… hay mejoras en ellas, nuevos materiales para baterías y también almacenamiento alternativo se ven cada vez más promisorios. Por mi parte, me gusta trabajar sobre modelos matemáticos y simularlos en Matlab/Simulink de esta manera colocando los escenarios adecuados, podemos ver la influencia de tal o cual dispositivio o material en el funcionamiento de la microgrid o smartgrid…
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Norteamérica lidera en el mercado… como surgió esto?.
Pues EEUU entró en recesión y como parte de las medidas de incentivo para la recuperación económica se dió dinero para lograr la seguridad energética (independencia energética, o como se llame equivalente). Por lo tanto, numerosas tecnologías fueron investigadas, desarrolladas y con ellos muchos productos y equipos de innovación. Entonces, poco a poco, se han ido desarrollando e implementando las microgrids (microredes) y las capacidades instaladas hasta este año 2015 bordea casi el 1 GW de capacidad instalada…
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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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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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En la entrada J749 se presento el resultado del cálculo de fiabilidad de una red eléctrica. En esta figura se puede observar el cálculo de fiabilidad de dicha red eléctrica realizada varias veces (5). Para ver como se comportan los indicadores en cada simulación. Esto se realiza porque recordando, las variables se generan a partir de método de Monte Carlo y con ello se van calculando los diferentes indicadores de fiabilidad. Matlab de MathWorks Inc es una potencia herramienta que nos ha servido (junto con un estudiante de maestría) llegar a estos resultados. De hecho 5 veces no es suficiente para recrear un proceso estocástico, serían necesarios unas 100, 500 ó 1000 veces y determinar cual es ese rango en el valor de cada variable. Parte del trabajo de doctorado que realizo y que me permite también desarrollar capacidades para otros campos del saber en ciencias e ingeniería (me pueden hacer participar de sus proyectos de investigación y desarrollo ? )
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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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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 el presente entrada es el trabajo en conjunto que venimos haciendo sobre simulación mediante monte carlo de indicadores de fiabilidad en un sistema eléctrico. Han sido necesarios varias reuniones y aún seguimos trabajando. En el eje horizontal es el número de elementos del sistema eléctrico, ahí cada quien presenta un número de fallas, un probabilidad de falla, un tiempo medio de respuesta luego de un tiempo de simulación de varios años. Permite pues estas simulaciones que a base de datos reales, imaginar un visión de la performance del sistema eléctrico a futuro. Hecho en Matlab de MathWorks.
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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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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A nivel mundial se ha observado un crecimiento de la capacidad instalada de las microgrids como se puede apreciar en la figura. De todos ellos la participación del mercado americano es muy alta en comparación a otros mercados regionales. Se espera de que sólo en el mercado americano el negocio de las microgrids generen movimientos económicos de aproximadamente 2 billones de dólares al año para el 2015.
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Para los análisis de confiabilidad se usan los datos de fallas de los componentes y también los tiempos de reparación. Para ello se debe tener una cierta cantidad de datos (a veces bastante numeroso) para determinar con certeza los valores correctos, es decir, tener una frecuencia de datos resultado de muchos datos de campo, a fin de hacer un diagrama de frecuencias bastante visible y con ello hacer el cálculo de curvas de probabilidades. En esta parte, venimos desarrollando código de Matlab que permite dichos cálculos en función del problema a resolver y de la topología de la red eléctrica.
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Una red eléctrica está compuesta por diferentes elementos entre líneas, centros de transformación, seccionadores, etc. Todos estos tienen ya sea por estadísticas o por probabilidades, un valor de tantas fallas por año. Sin embargo, para pensar en futuros escenarios, se hace necesario generar números aleatorios para cada elemento de la red eléctrica de tal manera que podamos «ver» que elemento es el que fallará primero y luego el siguiente etc… en todo caso, se asume muchos años para analizar luego de ese período de análisis (unos 100 años o 1000 años) los costos asociados a la red eléctrica. La imagen muestra el tiempo de falla de cada elemento, hay elementos muy prontos a fallar (valores pequeños) y elementos de larga duración sin fallas (valor altos). Hecho en Matlab de MathWork Inc. y quedo presto a quienes desean que les brinde mis servicios de programación y análisis (e-mail: jorgemirez2002@gmail.com)
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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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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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