Archive for the ‘Smart Grid’ Category
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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El Acta de Seguridad e Independencia Energética del 2007 (EISA) firmado por el Presidente Geoge W. Bush describe vívidamente una Smart Grid que puede predecir, adaptar y reconfigurarse así misma de manera eficiente y confiable. El objetivo de la modernización de la red de EE.UU. como se indica en el Acta es mantener una infraesctructura eléctrica confiable y segura que puede atender el futuro crecimiento de la demanda. En la siguiente figura ilustra las características necesarias para facilitar el desarrollo de una energía eficiente con un sistema fiable.
El Acta establece un Smart Grid Task Force (Grupo de Trabajo en Smart Grid), cuya misión es «asegurar el conocimiento, coordinación e integración de las diversas actividades de la DoE Office y en otra parte el Federal Government relacionado a las prácticas y tecnologías de las smart grid». Las actividades del Grupo de Trabajo incluye investigación y desarrollo, desarrollo de estándares y protocolos ampliamente aceptados; la relación de las tecnologías de las smart grid y prácticas de regulación de las empresas eléctricas; la relación de las tecnologías de las smart grid y las prácticas para desarrollar la infraestructura, la fiabilidad del sistema, y la seguridad; y la relación de las tecnologías y prácticas de las smart grid para con otras facetas del suministro, demanda, transmisión, distribución y normas de electricidad. En respuesta a la legislación , la comunidad educativa y de investigación de los Estados Unidos de América participa activamente en:
- Programas de desarrollo e investigación en smart grid.
- Desarrollo de amplicamente aceptados estándares y formas de protección de las smart grids.
- Desarrollo de la infractructura que va a permitir la implementación de las smart grid.
- Certeza de los sistemas de fiabilidad y seguridad.
- Normas (políticas) y motivación para fomentar el suministro de tecnologías de smart grid para generación, transmisión y distribución.
En la siguiente figura, muestro estos cinco aspectos básicos de la implementación y su despliegue.
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La red eléctrica actual ha sido diseñada como una estructura vertical consistente en generación, transmisión y distribución y es soportado por controles y sensores para mantener la fiabilidad, estabilidad y la eficiencia. Sin embargo, los operadores del sistema están teniendo ahora nuevos cambios incluyendo la penetración de RER en el sistema, rápidos cambios tecnológicos y diferentes tipos de mercados y de usuarios finales. La siguiente iteración, las smart grid, será equipada con sistemas de apoyo en comunicaciones y técnicas de medición en tiempo real que aseguren la resilencia y el pronóstico tan bien como se pueda para protegerse de eventos internos y externos. El marco de diseño de una smart grid es basado sobre la separación y reestructuración del sector eléctrico y su optimización. La nueva red debe ser cada de:
- Manejo de la incertidumbre en los horarios y las transferencias de energía entre las regiones.
- Recibir el emplazamiento de fuentes de energías renovables.
- Optimizar la capacidad de transferencia de la redes de transmisión y distribución de tal manera que se atienda la demanda con un incremento de la calidad y de la fiabilidad.
- Gestionar y resolver eventos impredecibles e inciertos en operaciones y en planificación del funcionamiento más agresivamente.
Finalmente presento un diagrama de la comparación entre las Smart Grid y las Redes Eléctricas de hoy.
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Fuentes y dispositivos de almacenamiento de energía suelen estar geográficamente distribuidos a nivel del área de la comunidad por lo tanto es necesario una comunicación de dos vías, al cual es necesario para operar y controlar las entidades de la microgrid. Con la comunicación bidireccional todos los equipos en la microgrid es monitoreada remotamente y la información desde las entidades sirven para mejorar la fiabilidad y la calidad de la producción de energía.
La figura muestra un ejemplo de la configuración de una microgrid. El Sistema Gestor de Energía (Energy Management System – EMS) tiene la función de monitorear y controlar todos los subsistemas en la microgrid. PAra este propósito EMS recibe datos en tiempo real desde todas las entidades. Estos datos son almacenados en la database del sistema en el EMS y es usado para analizar el estado del sistema y hacer la gestión de las fuentes de generación de potencia y las cargas de potencia controlable en la microgrid. El monitore y control de las fuentes de energía distribuida y cargas de potencia en la microgrid puede ser manejadas por un Sistema de Adquisión de Datos y Supervisor de Control (Supervisory Control and Data Acquisition – SCADA).
El sistema de comunicación cobre a aquellas entidades en la microgrid y la información proveniente desde todos los sensores y medidores en la red. La microgrid normalmente cubre una pequeña área en cambio una smart grid cubre una gran área geográfica. Por consiguiente una Red de Area Metropolitana (Metropolitan Area Network – MAN) y Red de Area Local (Local Area Network – LAN) puede ser usada y varias tecnologías puede ser usada para una microgrid.
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La generaciópn distribuida y las redes inteligentes emergen como una nueva alternativa de prestación del servicio de electricidad y van a modificar la arquitectura de los sistemas de potencia, especialmente la de las redes de distribución.
Condiciones actuales:
- Liberalización y crecimiento de los mercados.
- Aumento del numero de participantes y de la participación financiera privada.
- Desarrollo de nuevas fuentes de energía y de tecnologías mas limpias.
- Progreso tecnológico acelerado (electrónica de potencia, telecomunicaciones).
- Mayores estándares de calidad y niveles adecuados de cobertura.
Como uno de los resultados de las reformas y desarrollos, se empiezan a extender los denominados sistemas de Generacion Distribuida y las Redes Inteligentes.
Se evidencia la necesidad de que el sistema eléctrico actual se adapte y éste en capacidad de manejar las nuevas conexiones de múltiples productores y la demanda de clientes sin afectar la calidad del servicio.
La Generación Distribuida es: la generación o el almacenamiento de energía eléctrica a pequeña escala, lo mas cercana al centro de la carga, con la opción de interactuar (comprar o vender) con la red eléctrica y, en algunos casos, considerando
la máxima eficiencia energética (CONAE).
La generación eléctrica distribuida es la generación de electricidad mediante instalaciones que son suficientemente pequeñas en relación con las grandes centrales de generación, de forma que se puedan conectar casi en cualquier punto de un sistema eléctrico (IEEE).
Generación que corresponde a peque~nas unidades (menor a 5 MW) conectadas en baja tensión y ubicadas en el punto de consumo (CIER).
Es la producción de energía inmersa o cerca al centro de carga y conectada al sistema de distribución (California Energy Commision – CEC).
Redes Inteligentes
La integración y el desarrollo de tecnologías en las áreas de potencia, comunicaciones y control permitira implementar sobre las redes de distribución eléctrica sistemas para el intercambio de energía e información desde los diferentes puntos de
la red (usuarios, cargas, nodos, líneas, etc.) hacia las subestaciones y viceversa.
La implementacion de las IEDs (Intelligent Electronic Devices) en los puntos remotos de la red eléctrica, que evalúen en tiempo real el estado de cada una de las variables que caracterizan el sistema, facilitara la recopilación de información
en un Centro de Control, punto desde el cual se monitoreará el sistema completo y se evaluará la ejecución de diferentes acciones de control sobre la red con el n de garantizar la prestación de un servicio eléctrico de alta calidad y sin interrupciones.
A su vez este sistema debe estar en la capacidad de manejar la conexión (y desconexión) de generadores distribuidos y la demanda de clientes sin afectar la calidad del servicio.
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Un catalizador químico es una sustancia que altera la velocidad de la reacción química sin consumirse o generarse en el proceso. En la catálisis heterogénea, el catalizador actúa como un lugar de encuentro para los reactivos y promueve su unión.
El electrodo actúa como sitio o sustrato para la reacción electródica. Un electrodo es un catalizador de las reacciones de transferencia de carga o electrocatalizador, participa de la reacción aportando sitios para la adsorción de intermediarios.
La palabra catálisis se deriva del griego: kata (abajo) y lyein (aflojar, ayudar o facilitar) fue usada por primera vez por Berzelius en 1835. Ya que la catálisis puede resultar de aditivos homogéneos y/o heterogéneos, según el sistema bajo estudio, se ha la distinción entre la catálisis homogénea y la catálisis heterogénea. El uso de este concepto se extendió a los sistemas que comportan una interfaz sólido/líquido. En esta interfaz se llevan a cabo las reacciones electroquímicas. De ahí que la catálisis en sistemas electroquímicas se llame electrocatálisis.
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Esta experiencia es complementaria a la entrada anterior, dado que sigue la misma lógica de clasificación para asegurar el suministro según la calidad de energia y prioridad necesaria. De hecho en un hospital (dado que vengo trabajando 12 años como ingeniero en Hospitales en Perú) hay zonas muy prioritarias como las Sala de Operaciones, Emergencia, Sala de Partos, Unidades de Cuidados Críticos e Intensivos, etc. Algunas máquinas también no pueden ser desabastecidas de energía y la calidad en muchas de ellas son importantes. Y aca estudian en el caso posible de apagones o terremotos. Opino que en estos casos, circuitos de distribución adicionales deben ser considerados en la microgrid o en todo caso una posible reconfiguración de los existentes debe ser considerado para que como puede suceder en un terremoto el colapso de una zona o construcción puede interrumpir el único suministro de la energía eléctrica. Las potencias involucradas en este estudio demuestra que están considerando casos reales con demanda real y la experiencia en terremotos que tienen los japoneses.
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This is a specific application in operation normal, blackout and earthquake. I think what other distribuited lines is necesary in case colapse of part of the structure or reconfiguration of topology network for ensure supply in emergence case.
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Uno de los diseños que mas me ha llamado la atención y es la de darle una prioridad a cada carga mediante la clasificación en lo que es la calidad de la energía que recibemn. Para lograr ello avances y mejoras en los dispositivos de electrónica de potencia han realizado, pues se muestra que se han implementado numerosos de ellos para obtener las calidades adecuadas en cada una de las partes de la microgrid. No sólo han quedado en utilizar lo que es la corriente alterna, sino también en usar la corriente continua. Esto puede parecer una exageración en todo sentido, pero yo apuesto por que la transmisión de corriente continua va a ser poco a poco implementada y en un futuro de mediano plazo será la forma predominante para el intercambio de energía. Obvio, que tanto equipo electrónico significa avances en lo que es control, optimización y procesamiento de señales. Una fuerte apuesta de las instituciones japonesas en el desarrollo de esta configuración.
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I think what in medium term the electrical distribution in constant voltage will predominant in market electric. It is adventages technical but (today) desadventages economics is main osbtacle. This implementation in ac/dc is very innnovator and electronic power development is a vision to future well conceptualized. Implice too improved in control theory, optimization, signal processing and other topics.
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Este proyecto ha sido desarrollado en los Estados Unidos de América. En las figuras pueden apreciar la configuración y las potencias involucradas. Esta es una instalación penintenciaria (cárcel). Implementaron técnicas de control de voltaje y frecuencia. Así como también el tema de predicción de la energía consumida, almacenada, etc. La sincronización y la interconexión con la red externa también. Han desarrollado un protocolo que mencionan es una poderosa herramienta para simplificar la integración de los recursos de generación distibuidos, es decir, ya tienen avanzando algo que luego podría ser comercialmente impuesto.
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This type of implementation have software and hardware development and in advanced prototype. They are prepared to novel electric market in specific applications. It is good, but is need improve continually and research many topics in microgrid and smartgrid.
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Relación entre la energía específica y la potencia específica, mostrada en el año 2012, de algunas tecnologías utilizadas en la implementación de microgrids y smartgrids. Se observa que las celdas de combustible han tenido importantes progresos, sin embargo, las baterías aún tienen muchas mejoras y posiblemente con el uso de grafeno dentro de baterias o similares (ultra y super condensadores) la brecha se ampliará. La combustión interna, obvio supera en mucho, debido principalmente a sistemas cada vez más eficientes en capturar la energía química liberada durante la combustión.
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Depending to specific application of distribuited generation, the engineer or researche have a play with technologies diferents to attend need energetic of customers. What tecnology? How much power? How? Where to installed? between other questions are the first step in development a simulation or implementation experimental/demostrative project. This graphics is showing the general state of art in this technologies according to Specific Power and Specific energy.
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Esto es parte de una presentación del Dr. DK Kim de KERI y que reproduce la experiencia de Corea del Sur en el desarrollo de microgrid experiementales y demostrativas. Esta idea de Green Village es conocer la respuesta de la microgrid interactuando con los usuarios reales. 
Power IT es un sistema dual de energía eléctrica y calorífica. Es el manejo de la información lo que se da a notar acá. En primer lugar algunos equipos tienen protocolo propietario y en otras partes el procotolo es libre. Esto indica que están acá probando la funcionalidad del sistema en cuanto a la seguridad de información del sistema, dado que en el futuro, estos podrían ser atacados a través de las interfaces de comunicación. Imagino que software desarrollado para este experimento se ha realizado y numerosos casos en funcionamiento normal, transitorio y de ataque habrán sido probados.
KERI-IIT es un proyecto que trata de la implementación de un sistema que monitorice un área local. Y esto que tiene que ver con microgrid?… es que los futuros sistemas eléctricos serán constituidos por muchas pequeñas «cápsulas» o microgrids, los que deben tener un control local y este control local interactuar con las otras «cápsulas» o con la red eléctrica general que abastece a estas «cápsulas» en condiciones desfavorables para ellas. De esta manera, la información se distribuye y mejora la performance del sistema.
K-MEG destinado a los usuarios independientes, sea por distancia o por que así desean serlo (no depender de la red eléctrica externa, quizás sean aplicaciones específicas y especiales). Hay una fuerte inversión, posiblemente acá interviene el factor de desarrollo de equipos y materiales para los diferentes equipos que intervienen en la aplicación, así como la elaboración del software, monitoreo y todo lo que es señales, su procesamiento, tratamiento y almacenamiento. El negocio no está por las bajas potencias, sino por lo que los usuarios (casas, industria, colegios, universidades, manufacturas, etc…) en verdad necesiten.
OTG Microgrid, puedo decir que va relacionado al estudio en sí de lo que es la forma de operación. Pienso que acá se asume que los datos se tienen disponibles desde las diferentes elementos y el que hago con esta data? es lo que trata de resolver el sistema. Imagino que numerosos casos en estado normal y transitorio se han probado, asi como, con diferentes configuraciones (cargas, generadores, almacenamiento) de la microgrid. 
Diferentes grupos de investigación en Corea del Sur.
KERI es ya una planta piloto de microgrid, una instalación experimental muy bien constituida para investigación y demostración. Son muy buenas inversiones las que realizan las universidades y empresas involucradas en esta temática.
KEPRI tiene lo que a mi parecer es un mejor concepto, el de clasificar las cargar y en base a la importancia de la carga se prioriza, siendo la microgrid capaz de determinar esos estados de decrepitud y tomar las decisiones para la reconfiguración de la microgrid. Esto alivia el trabajo del control y no permite que toda la microgrid se pierda (desconecte o sufra un apagón).
MJU es un proyecto para el desarrollo de tecnologías para microgrid inteligentes, con diversas áreas que se pueden visualizar en la gráfica.
KNU se basa en el desarrollo de recursos humanos y la gráfica a continuación muestra las diferentes áreas de colaboración.
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The Korean experience is very interesting. Various operations modes of microgrid in probe actually. Korea is development prototypes for attend the need in the electric/heat market future. Technology and human resources both in constant improvement.
I a lot know in Matlab/Simulink, i can help in modelling (large system modelling, optimization, prediction and/or other topics) … 🙂
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Son en sí dos proyectos con una instalación cada uno. La explicación esta en cada figura. Lo que puedo comentar es que son típicos casos en el mercado eléctrico posible a corto plazo: el atender a usuarios residenciales y los usuarios comerciales, que son en mucha mas cantidad que los usuarios industriales. Se prevee que la gran cantidad de usuarios residenciales, comerciales serán el fuerte punto que marque la tendencia de reducción de precios de los dispositivos eléctricos, caso similar a como sucedió con el mercado de los teléfonos celulares.
En estos proyectos han hecho un importante contribución al conocimiento de las microgrids, debido a las potencias que están manipulando (2 to 5 MW), eso es un buen punto a favor. Lo otro es la utilización de diferentes tecnologías, por ejemplo: turbinas de gas con cogeneración, celdas de combustible, tanque de almacenamiento de calor, entre otras. Es necesario comprender cabalmente estas tecnologías para que los nuevos desarrollos no sorprendan y se esté siempre en la capacidad de aportar en mejoras, sugerencias y/o adecuadas selección de tecnologías.
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This is cases typical in the next years in electric market. Electric power considered is good idea, therefore, important results is obvious. Too, the implementation of novel technologies in this projects is a important criterion considered because the technology and economic vision of there is researchers and companies is attend with products a many customer in the next years.
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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La implementación de las microgrid traen tres principales beneficios: beneficios medio ambientales, beneficios técnicos y beneficios económicos. La identificación de los beneficiso de una microgrid (en cada caso específico) es una tarea de coordinación multi-objetivos y multi-grupo.
En los beneficios técnicos se puede mencionar la reducción de la carga pico (sea por mejora en la eficiencia, traslado del consumo a horas fuera de punta), la regulación del voltaje (debido a la presencia de fuentes de energía más cercanas a las cargas), la reducción de pérdidas de energía (pues reducción de tramos de generación y despacho de energía, mejora de la eficiencia) y un incremento de la fiabilidad (debido a la presencia de mayor cantidad de generación y almacenamiento, mejoras en el control, etc).
Los beneficios medio ambientales van principalmente por la reducción de los efectos de gas invernadero, ya que la idea es utilizar principalmente parte de las energías renovables a través de máquinas cada vez de mejor diseño.
Los beneficios económicos tiene que ver con la interacción con el mercado eléctrico bajo la modalidad de oferta y demanda. Esta forma de distribución de electricidad es una necesidad a corto y mediano plazo lo cual hace cada vez más rentable su implementación.
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The technical benefits is the improved in design, efficiencies and fiability in each machine, component and element in renewable energy convertors. In the near future, the energetic markect in the world take this tecnologies necessarily. I think that enviromental benefits not arrived late and a enviromental colapse have to suffer the humanity.
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Alemania ha programado un cambio en el uso de los recursos primarios para el abastecimiento de las necesidades energéticas.Tienen en la gráfica la tendencia, y que en el modus operanti alemán es muy posible que ello lo cumplan exactamente.
Una fuerte apuesta por la reducción de la utilización del carbón. Mencionar acá que esta reducción es ya a persar de que tienen buenas técnicas de purificación de los gases de combustión generados de la quema del carbón.
Energía proveniente de biomasa, PV, viento también son a usar más, la posición de Alemania dentro del Mapa Solar Mundial hace que tenga que jugar con diferentes formas de generación de energía.
Un factor importante es el incremento en la importación de energía, esto enmarcado quizás en la tendencia moderna de la generación distribuida y la implementación de smart grids en el mercado eléctrico europeo. Una dependencia del gas/oil va a continuar, pero la línea roja indica un notable incremento en todo lo que es la producción de energía a partir de fuentes alternativas renovables.
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Germany think to future to implementation of change in the use of primary resourse for energetic demand. In graphic show the tendence y i think to «modus operanti» german that it is very possible develpment exactly.
A important tendence in utilization biomass, PV and wind. But the posicion of Germany in World Solar Map, need implementation and development many technologies in energy generation.
Other important factor is increasing in energy import, i think in modern tendence to distribuited generation and implementation of microgrid and smart grid in european electric market. Therefore, the dependence of the gas/oil continue in the future, but the red line in increase notable in all renewable resource production energy.
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Presentado en una conferencia internacional en el 2012, desarrollado en Alemania. Se observa que la caraacterística principal es la de tener un gran bus único de transporte de la energía eléctrica a la cual se acoplan todos los elementos (generadores, almacenadores, consumidores) de la microgrid. El bus es del tipo AC (Corriente Alterna) por lo tanto, si es que se tiene generacíón renovable envoltaje continuo, éste debe tener un convertidor DC/AC para acoplarse al bus. Dicho inversor debe tener diseño adecuado para hacer seguimiento de los cambios de frecuencia y voltaje del bus a fin de obtener una buena performance del sistema, cosa que supongo se ha realizado y muestra de ello, en la figura inferior se tiene un demostrativo de la idea en la cual han colocado simulares de algunos elementos que por el mismo hecho de ser un demostrativo en algún evento internacional, no le reta mérito de lo conseguido durante dicha actividad de investigación.
Si los inversores utilizados es de un sólo sentido debido a que está conectado a los paneles fotovoltaicos, de doble sentido de flujo de energía eléctrica deben ser los convertidores conectados a las baterías eléctricas. Hay mucho aún por mejorar en las baterías electroquímicas, hay materiales que almacenan más, pero estas (las baterías) son de bajo costo y fácil implementación, instalación, mantenimiento, etc.
Por lo tanto, se ha previsto lo que es la protección eléctrica, que bajo estos esquemas toma rumbos diferentes a la forma tradicional. Un importante aporte es la simulación de la implementación, la cual luego del diseño de escritorio, se prueba «virtualmente» el diseño y se determina el modus operanti posible de la microgrid. Los datos recolectados en el experimentos, son comparados con los teóricos (simulaciones), lo cual constantamente retroalimentan de información (data) a los investigadores para la mejor comprensión del funcionamiento de la micgrid.
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Reportado en un congreso durante el año 2012, este proyecto ha sido realizado por ABB. Como pueden ver las figuras, cuenta con numerosos elementos tanto de generación, almacenamiento, control, consumidores, volantes de inercia, una conexión a la red regional de electricidad, cargas térmicas, motores o similares (consumidores rotantes)… El hecho es que todos se conectan a la microgrid y cada de uno de ellos está enlazada a un Centro de Control (Control Centre) que hace el monitoreo del sistema; recopila la información desde sensores, la procesa, ordena y almacena.
El lado izquierdo (mirando la pantalla) podría decirse que es un sistema en el cual todos se conectan, por lo tanto, no hay un control adecuado de cada uno de los elementos del sistema, según sea la necesidad, por ejemplo: si hay caída de tensión, escasa producción de energía eléctrica, baja calidad de la energía eléctrica entre otros problemas que se pueden presentar como armónicos, etc. A la derecha, se dispone de un control central, el cual toma las decisiones en virtud de la data recolectada y de una secuencia de decisiones previamente analizada y constantemente actualizada según los casos que se vayan presentando.
Estos experimentos y cosas demostrativas han dado un gran aporte a la compresión del tema, mejorando la performance, conociendo las limitaciones de cada tecnología, brindando mucha información en cuanto a los diferenets parámetros del sistema y de funcionamiento.
En la parte inferior, se menciona que se ha utilizado el DROOP CONTROL para la frecuencia, esta tecnica es muybuena, y el control permite la reducción de las reservas en cuanto al motor diesel. Permite de hecho una ahorro en el combustible dado que con un buen aprovechamiento de los recursos en este caso se ha logrado reducir las horas sin utilización del motor diesel hasta de 14 horas… El diagrama muestra el comportamiento estocástico de la producción y el consumo, a lo cual la microgrid se debe ajustar… por ningún motivo se debe decir al usuario que debe tener cuidado o limitación en el uso de la energía eléctrica… son los ingenieros y demás ramas los que DEBEN CREAR LAS SOLUCIONES para que el cliente o usuario las use y pague por ellas sin empeorar su calidad y estilo de vida, más bien incrementarlo. En Europa una casa promedio tiene una demanda de aprox. 10 kW considerado.
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En la traducción al español Drivers significa conductor. Digamos que aca lo que desea expresar con los items que conducen el desarrollo de las microgrids en Europa. Los hay cuatro: medio ambiente, economía, seguridad en el suministro y la tecnología.
Medio ambiente: Lo que buscan lograr es la reducción del impacto o huella de carbono en el medio ambiente mediante la integración de fuentes de energía renovable de salida variable. Es decir, que la potencia de salida o energía de salida sea posible controlarla o adecuarla según la condiciones del despacho, la calidad deseada de la energia eléctrica y el tipo de cargas que son usuarias del sistema.
Economía: Se desea lograr la reducción de los costos de instalación, puesta en marcha, arranque especialmente para los sistemas remotos basados en motores diesel. Dichos lugares en Europa están considerados como aquellos los más lejanos, pero no significa los más pobres, la pobreza no implica en este momento un impulso para las renovables en donde tanto los fabricantes como centros de investigación desean usuarios que consuman para evaluar el desempeño de sus diseños y equipos.
Seguridad del Suministro: Incrementar la fiabilidad y resilencia, además de la capacidad de sobrevivir a desastres naturales. Se tiene una idea de fiabilidad, vínculada principalmente a la calidad del diseño del equipo, materiales y sistemas de protección. La resilencia en ingenieria es la capacidad de almacenar energía por un material dentro de su límite elástico y luego entregar dicha energia almacenada, esto por ley de termodinámica (entropía) no es 100% pero es un cuasi-ideal que sucede esto. Y los desastres naturales, son condiciones extremas, que el diseñador debe considerar en virtud de costos, oferta, demanda, zona de ubicación, etc… para que se mantenga la operatividad del sistema duante o poco tiempo después que suceda un desastre natural.
Tecnología: Incrementar el uso y mejorar el diseño y prestaciones de las modernas tecnologías de la información, hardware controlable (por ejemplo: dispositivos de electrónica de potencia) todos los cuales permiten protección y gestión avanzada. Sean las comunicaciones mediante cable, inalámbrica, por internet, encriptado o no y nuevas formas de comunicaciones (óptica, cuántica) harán controlable cualquier sistema eléctrico con cada vez mayor performance. Y la electrónica de potencia, que permitirá altas prestaciones antes cambios aleatorios de variables como viento y radiación, así como: alta calidad de energía eléctrica, mejor eficiencia de conversión AC/DC o viceversa entre otras mejoras por parte de los dispositivos de electrónica de potencia.
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En cada lugar o emplazamiento se tiene un comportamiento de irradiación durante el día desde muy nublado, lluvia hasta de cielo despejado. Es en este último caso el que se debe caracterizar durante varios días o el sistema lo puede hacer de manera automática. Dado que sobre la central fotovoltaica o térmica se tiene una atmósfera que aplicando los criterios reales esta compuesto de material no uniforme dadas las condiciones locales de espesor de atmósfera y la influencia del medio ambiente local sobre ella.
Esta data recolectada y depurada mediante técnicas como por ejemplo Wavelets se logra obtener una curva característica local de irradiación, podría decir, un patrón de irradiación de la central «x» digamos o del sector «A» de la central solar «x» por si puede decir asi.
Luego con ella, se puede determinar las diferencias con la irradiación que se presenta cada día, habrá cambios sea estos dados por la presencia de nubes, cambios en la composición de la atmósfera por lluvias, arena, humo, etc… en base a ello el control toma las decisiones de caso para asegurar una adecuada producción de electricidad en la calidad y cantidad suficientes que aseguren la mayor performance. La gráfica muestra diferencias de un día basado en 96 datos recolectados durante el día (24 horas). Al parecer las diferencias son pequeñas pero en centrales grandes estas involucran importantes cantidades de energía. La toma de decisiones se contraresta con la capacidad del sistema de adaptarse en configuración eléctrica para responder a estos cambios.
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Optimización, en su sentido más amplio, puede ser aplicado para resolver cualquier problema de ingeniería. Algunas típicas aplicaciones desde diferentes disciplinas de ingeniería son indicados en ésta entrada:
- Diseño de aeronaves y estructuras aeroespaciales con mínimo peso.
- Encontrar la trayectoria optima de los vehículos espaciales.
- Diseño de estructuras de ingeniería civil tales como puentes, torres, chimeneas, cimientos y presas (entre otros) al mínimo costo.
- Diseño de mínimo peso de estructuras para terremotos, viento y otros tipos de cargas aleatorias.
- Diseño de sistemas de fuentes de agua para máximo beneficio.
- Óptimo diseño plástico de estructuras.
- Diseño óptimo de acoplamientos, levas, engranajes, máquinas herramientas y otros tipos de componentes mecánicos.
- Selección de las condiciones de maquinado en procesos de corte de metal para minimizar costes de producción.
- Diseño de equipos para transporte de material como camiones, trenes (entre otros) a mínimo costo.
- Diseño de bombas, turbinas y equipos de transferencia de calor para máxima eficiencia.
- Óptimo diseño de maquinaria eléctrica tales como motores, generadores y transformadores.
- Óptimo diseño de redes eléctricas.
- Ruta más corta para un tours de visita turística de varias ciudades.
- Óptima producción, planeamiento, control y programación.
- Analisis de datos estadísticos y modelos empíricos de construcción desde resultados experimentales para obtener la mas cuidadosa representación de los fenómenos físicos.
- Óptimo diseño de equipos para procesos químicos y plantas.
- Diseño de óptimas redes de bombeo para procesos industriales.
- Selección de un lugar para una industria.
- Planeamiento del mantenimiento de equipamiento para reducir costos de operación.
- Control de inventario.
- Distribución de recursos o servicios entre varias actividades para maximizar el beneficio.
- Control óptimo de los tiempos de espera y de salida en las líneas de producción para reducir los costos.
- Planamiento de la mejor estrategia para obtener el máximo beneficio en la presencia de un competidor.
- Óptimo diseño de sistemas de control.
- Óptimas decisiones en el funcionamiento de redes eléctricas enmarcadas en lo que es Generación Distribuida (Smartgrid, Microgrid) lo que involucra además la mejor performance de los diferentes equipos y tecnologías involucradas que interactúan con variables medioambientales (como viento, radiación solar) y parámetros de funcionamiento estocásticas. Siendo la toma de decisiones en en el mas corto tiempo considerando que se desea tener un control total incluido en los procesos transitorios electromagnético que duran pocos milisegundos y menos tiempo.
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El panorama de la energía mundial está en un completo cambio debido a pocos actores clave y estos son:
- El medio ambiente.
- El mercado.
- La tecnología.
En el tema ambiental se procura que se den resultados del fuerte impulso que se tiene hacia sistemas de energía descarbonizados y una expansión cada vez mayor de las fuentes de energía renovables. De hecho eso tiene que ver con enfrentar intereses económicos y vencer paradigmas dado que al parecer no importa la salud del planeta si hay dinero de por medio. Bueno hay algo en contra, que la integración de las fuentes de energía renovable es un tema crítico, debido especialmente a lo impredecible y su naturaleza altamente variable. Numerosas técnicas se vienen estudiando ahora y algunas ya están lo bastante bien desarrolladas y medida del paso del tiempo, mejores técnicas se irán desarrollando.
Un mercado eléctrico con sistemas de energía eléctrica que cada vez se van a ir desmembrando por el hecho de entrar en cada parte generadores de fuentes renovables (concepto fundamental de la generación distribuida), pero en esto juego, hay aquí tambien muchos actores que tienen cada quien sus propios intereses y objetivos. No sólo ellos, también habrá y hay ya nuevos actores como son los de la industria de los vehículos eléctricos y las cuestiones de autonomía y eficiencia fijadas por autoridades locales y regionales (ya que ahora no se tendrá grandes centrales que abastecer a todo un país). Con el incremento de la población y mejora de su calidad de vida, la red eléctrica seguirá en una expansión horizontal no sólo en Europa sino en todo el mundo con más y más puntos de intercambio de energía, por lo tanto, se tiene a la vista un cambio en el paradigma de la gestión de centralizado a cada vez más decentralizado. Esto son las cosas del mercado.
Pues no quedado otra cosa que mejorar la tecnología, pues ahora perder o hacer mala gestión de la energía cuesta cada vez mas considerando que algunas cosas no la tenemos asegurada en reservas. Osea, que habrá un sistema eléctirco con más y más tecnología debido a las evoluciones en los campos de la computación y las telecomunicaciones, entre ellas: smart meters, sensores, controladores, dispositivos de comunicación, etc. Una gran cantidad de datos, cada vez mayor estará disponible para con ello lograr nuevas potenciales formas de gestión optimizada y por lo tanto, afianzar el concepto de smart grid con capacidades de computación no vistas hasta ahora y con niveles de perfomarce mucho mejores a lo visto hasta entrado este milenio.
Queda pues a los diversos actores de la sociedad, poner de su parte para que este mundo a pesar del crecmiento poblacional y su influencia en el medio ambiente, cuidar y preservar de la mejor manera la flora y fauna de la cual también somos parte. Y también a quienes buscan soluciones o las financian a mejorar sus aportes.
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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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