Archive for the ‘Storage’ Category
Este tema si que estuvo muy pero muy interesante, no sólo porque tenía que ser con el Almacenamiento de Energía Térmica (TES), sino de estudiar bien las empresas con productos en el mercado. Me interesó mucho los productos que usan material de cambio de fase (PCM), tecnología del tipo almacenamiento térmico por calor latente por cambio de fase. No sólo eso, sino de abarcar el mercado peruano de solar térmica. A todo esto me pidieron hacer un breve benchmarking de las instituciones de R&D y de las empresas con productos comerciales relacionados a nivel mundial, juntanto todo esto y comparando con lo que se tiene en Perú, hago un breve listado de oportunidades en Péru netamente del almacenamiento térmico en conjución con Solar, Eólica y Biomasa. Si algo me olvidé considerar, pues lo podemos mejorar el trabajo. El pdf de la presentación me reservo publicarlo… favor comprensión, salvo mejor opinión.
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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Hay diferentes formas de almacenar energía, estos involucran tanto un gasto (costo) como también influenciado directamente por la calidad de los materiales que repercuten en lo que es la eficiencia.
Doy en esta entrada esta tabla inicial, mientras tenga acceso a mas información, podré aumentar de más datos a medida que se desarrolla la tecnología. Es necesario acotar que hay mucha investigación en realización tanto en universidades como en empresas, la continuidad de productos noveles en el mercado es bastante alta.
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Diferentes tecnologías se disponen en el mercado del almacenamiento de energía. Influenciado con la tendencia de la generación en función de energías alternativas renovables, existen muchas en el mercado.
Las consideraciones técnicas de cada una de ellas es la que se muestran en el presente post. Aunque la referencia es al parecer muy distante, el texto desde donde se saco es de reciente publicación.
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Los sistemas solares de concentración están adquiriendo cada vez mas fuerza como tecnologías para la producción de energía eléctrica. Prueba de ello, son los más de 2000 MWe que figuran como inscritos provisionalmente en el Registro de Instalaciones de Producción de Energía Eléctrica en el Régimen Especial, en España. En la figura que aparece a continuación se muestran los proyectos, en fase de explotación, ejecución o promoción, en mayo de 2007.
De todos los proyectos que se muestran en la figura, la mayor parte, a excepción de las plantas PS10 y PS20, se refieren a centrales termosolares de colectores cilindro parabólicos. Todas ellas utilizan aceite como fluido calorífero en el campo solar, tecnología que se denomina Heat Transfer Fluid, pues se caracteriza porque el fluido de trabajo en el campo solar no es igual al fluido del ciclo de potencia (en general, aguavapor), por lo que precisan de un intercambiador de calor intermedio. Esta tecnología ha sido la que se ha utilizado hasta el momento en plantas comerciales, desde las primeras plantas instaladas en California durante la década de los ochenta, hasta ahora.
Frente a esta tecnología convencional, la generación directa de vapor en colectores cilindro parabólicos (proceso GDV) se presenta como una opción muy atractiva para reducir el coste de la electricidad generada utilizando estos sistemas de concentración solar. Mediante esta tecnología se aumenta el rendimiento anual de la planta debido, entre otros factores, a la eliminación de las pérdidas de calor asociadas a los intercambiadores de calor intermedios entre el campo solar y el bloque de potencia, necesarios en caso de que el fluido calorífero del campo solar no coincida con el fluido de trabajo del ciclo de potencia. Además, se reducen los costes del sistema solar, ya que la mayor inversión en tuberías que aguanten las presiones óptimas de trabajo del vapor queda compensada por el ahorro en otros sistemas específicos del uso de aceites, sales u otros fluidos de trabajo en el campo solar: cambiadores de calor, sistemas anti-incendios, tanques de
expansión, sistemas calefactores para el tanque de almacenamiento, etc.
Esta tecnología se ha probado con éxito en el proyecto DISS, donde actualmente se produce vapor sobrecalentado a 100 bar en los tubos receptores de los colectores LS-3. A partir de este proyecto, se han puesto en marcha dos proyectos para la construcción de centrales termosolares empleando esta tecnología en España. El primer proyecto, Almería GDV, pretende construir una central de 3 MWe en la Plataforma Solar de Almería. El segundo proyecto, Real DISS, tiene por objetivo final la construcción de una central de 50 MWe en Carboneras, aunque como paso previo, se quiere ensayar un lazo de pruebas con componentes mejorados, también en Almería.
La elaboración de componentes mejorados para la generación directa de vapor en colectores cilindro parabólicos es uno de los aspectos clave para el desarrollo de esta tecnología. Se espera que en breve se puedan comercializar tubos absorbedores para trabajar a más alta temperatura y presión (525 ºC y110 bar). De esta forma quedaría todavía más patente las ventajas del vapor frente al aceite sintético, ya que la temperatura límite de operación de este último es 400 ºC; por encima de dicha temperatura, el aceite se degrada. Con los tubos absorbedores actuales, esta limitación no supone un inconveniente propiamente, ya que la superficie selectiva del tubo absorbedor limita también la temperatura a estos valores. Otro sistema clave para el despliegue de la generación directa de vapor en colectores cilindro parabólicos es el sistema de almacenamiento térmico, pues hasta el momento no se ha desarrollado ningún sistema eficiente para la generación directa de vapor. Dentro del proyecto Real DISS se quiere probar un sistema de almacenamiento basado en módulos especialmente adaptados a cada una de las secciones del proceso de generación directa de vapor: precalentamiento, evaporación y sobrecalentamiento.
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La energía termoquímica es almacenada como los enlaces de energía de una acoplamiento químico. Durante la reacción termoquímica, los enlaces atómicos son rotos a través de reacciones químicas reversibles y son catalizados por un incremento en la temperatura – el cual permite a la energía ser almacenada.
Después que la separación termoquímica ocurre, los constituyentes son almacenados aparte hasta que la reacción de combinación sea deseada. La recombinación de los enlaces entre átomos libera la energía termoeléctrica almacenada. La principal ventaja del almacenamiento termoquímico incluye una alta densidad de energía y largo plazo de descarga más capacidad de almacenamiento en baja temperatura.
Sin embargo, los procesos electroquímicos son complejos; los materiales termoquímicos son frecuentemente caros y pueden ser peligrosos. Un listado de las principales reacciones termoquímicas usadas en la actualidad se da en la figura.
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De manera similar para el caso de calor latente, en que la cantidad de energía en la forma de calor es liberada o absorbida por un material durante un cambio de estado o transición de fase tal como un sólido a líquido (melting) o de líquido a gas (vaporización). El almacenamiento de energía de calor latente es atractivo para materiales que se someten a un significativo alto cambio de energía interna durante un cambio de fase. Materiales usuales para almacenamiento por calor latente se muestran en la figura.
La energía de cambio de fase (calor de fusión o vaporización) de un material determina su capacidad de almacenamiento térmico como un PCM. Para ser apropiado para almacenamiento de calor latente, los materiales deben exhibir un alto calor de transición, alta densidad, apropiada temperatura de transición, baja toxicidad, performance long-term a bajo costo, almacenar energía a reducidas temperaturas.
Además, con calor latente es mucho mas difícil de transferir que con calor sensible, debido a algunos PCMs tiene baja conductividad en estado sólido, otros son inflamables por lo cual es necesario adicional diseño de seguridad en los recipientes de almacenamiento
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El material seleccionado para TES con calor sensible debe ser térmicamente estable y no debe tener ningún cambio de fase durante temperaturas extremas. La sustancia también debe tener una alta capacidad de calor, alta densidad y una aceptable baja presión de vapor. Para ser económicamente viable, no debe ser cara. Varios usuales materiales de almacenamiento de calor sensible y sus propiedades son mostrados en la figura.
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Como se muestra en la figura, la eficiencia “round-trip” de TES (Thermal Energy Storage) es muy alta y excede al de otras opciones de almacenamiento. TES ofrece una alta eficiencia de almacenamiento por varias horas a un costo moderado. Adicionalmente, estos permiten almacenar energía para entregar en períodos de demanda pico, haciendo que las tecnologías de energía térmica solar sean competitivas con las turbinas de gas a nivel de capacidad de fuentes de energía.
La única demostración comercial de TES integrados con plantas de energía solar térmica actualmente en operación es AndaSol en España, el cual usa aceite sintético como medio de almacenamiento. Investigaciones están en marcha para desarrollar sales fundidas como un potencialmente más eficiente medio para TES.
TEs de fin de uso son de costo más efectivo en regiones con temperaturas medias y relativamente baja humedad. Demostraciones de tecnologías de TES de fin de uso se han realizado en los Estados Unidos, Reino Unido, Alemania y Escandinavia. Por ejemplo, cerca del 8% de los calentadores de agua residencial en el Reino Unido usa un específico material TES que se calienta durante la noche con el fin de calentar agua durante el día y reducir el consumo pico de electricidad.
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El EES (Electric Energy Storage) usa formas de energía tales como la energía química, cinética o potencial para almacenar energía que después será convertida en electricidad. Tal almacenamiento puede proveer tres servicios básicos: suministra electricidad en horas punta usando electricidad almacenada durante períodos de baja demanda, balancear el suministro de electricidad y las fluctuaciones de la demanda sobre un período de segundos y minutos, y posponer ampliaciones de la capacidad de la red eléctrica.
La capacidad global de las EES hacia 2009 es de 90 GW [1], el cual es solo 3% de la capacidad de producción de energía eléctrica debido a los altos costos de capital de las EES comparadas a las plantas de energía de gas natural, el cual puede proveer servicios similares, y las barreras regulatorias para entrar en el mercado eléctrico. De la capacidad global, 22 GW de EES está en los Estados Unidos (2.5% de la capacidad de generación eléctrica).
Las EES pueden potencialmente suavizar la variabilidad en el flujo de potencia desde la generación renovable y almacenar energía renovable, de modo que la generación renovable puede ser programado para proveer cantidades específicas de potencia, el cual puede reducir los costos de la integración de las energías renovables con la red de electricidad, incrementando la penetración de las energías renovables e inducir la reducción de GHG (Greenhouse Gas Emission).
Hay dos formas muy diferentes de TES: TES aplicable a las plantas de energía solar térmica y TES de fin de uso (end-use). TES para plantas de energía solar térmica consiste de un aceite sintético o sal fundida que almacena energía solar en la forma de un colector de calor para plantas de energía solar térmica para permitir suavizar la salida de potencia durante horas del día nublados y extender la producción de energía por 1 a 10 horas pasado la puesta del sol. Los TES de fin de uso, almacena electricidad desde períodos fuera de pico a través del uso de almacenamiento frío o caliente en acuíferos subterráneos, agua o tanques de hielo u otros materiales y usa esta energía almacenada para reducir el consumo de electricidad para calefacción de edificios o sistemas de aire acondicionado durante las horas picos de demanda.
| [1] | Pew Center on Global Climate Change. “Electric Energy Storage”. Mayo 2009. |
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Hola, esta figura si que es muy importante y muestra mucho de lo que actualmente se necesita en el negocio de la electricidad. No es sólo que haya almacenamiento y que se dé energía eléctrica desde la fuente de almacenamiento para cuando «falte» energía en las cargas.
Se tiene diferentes potencias y tiempos de almacenamiento para diferente uso, es decir: para asegurar la calidad eléctrica, la fiabilidad del sistema eléctrico, la estabilidad del sistema de transmisión, la regulación del voltaje, las reservas, entre otros… Estos criterios se ajustan a la experiencia en las experiencias en renovables realizadas en la actualidad y que progresivamente se están recopilando en normas técnicas nacionales e internacionales, las cuales continuamente están en mejoras o en revisión, para lo cual las agencias encargadas emiten versiones cada año o cada cierto tiempo. Se mencionó que la demanda de energía eléctrica a nivel mundial va a seguir en crecimiento y a esto, añadiendo la tendencia a cambiar de matriz energética a un entorno más «verde», es de hecho, que numerosas tecnologias se desarrollan en cada uno de los objetivos del uso del almacenamiento de energía mostrados en la figura.
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Ponencia dictada durante el XIX Congreso Nacional de Estudiantes de Ingeniería Mecánica Eléctrica y Ramas Afines CONEIMERA 2012 que se realizó en la Ciudad de Huancayo del 01 al 06 de Octubre del 2012 http://www.coneimera2012.org/ Comparto las diapositivas de la presentación ppt, pero durante la ponencia se presentarón los archivos *.m y *.mdl mas simulaciones in live para el auditorio presente.
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Desarrollando simulación de dos microredes interconectadas…
Desarrollándolo en Matlab/Simulink se trata de desarrollar la interconectividad eléctrica y de información entre dos microredes eléctricas que buscan optimizar la energía y compartir información e intercambiar energía en caso necesario… veré que sale, pero de hecho esto está muy interesante.
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Los residuos sólidos urbanos es generado en las ciudades y pueblos, en otros países se hacen estudios exhaustivos sobre estos residuos, pero sin embargo, en Perú hay poca información y muy dispersa que es necesario que alguien haga una tesis tratando de recopilarla y compilarla con la finalidad de que aparte de una situación actual proponer noveles soluciones a tales casos. Os muestro acá algunos datos.
En un primera figura se muestra la generación de residuos sólidos urbanos en las distintas regiones del Perú, en donde se observará que Lima es la principal productora y luego muy lejos están las otras regiones:
Pos si Lima es la región con mayor producción de residuos sólidos, entonces, nos referimos a las Ciudad de Lima Metropolitana la cual está constituido por muchos distritos, los distritos que más generan residuos sólidos son:
Pero toda esa cantidad de residuos deben ser procesados, almacenados o colocados en algún lugar previamente tratados o simplemente depositados, siendo una alta producción en Lima y Callao, la siguiente gráfica muestra el estado de la disposición final de tales residuos, donde se colocan y en que porcentaje.
Son grandes rellenos sanitarios en los cuales poco se ha hecho en utilizar los residuos sólidos en otras modalidades como puede ser la combustión, la gasificación u otras formas de aprovechar la energía contenida en esos residuos. Pero, una idea de qué están constituidos los residuos sólidos urbanos generados en Perú lo doy en la siguiente figura:
Vemos que un gran porcentaje es materia orgánica… por lo tanto, las soluciones y alternativas saltan a la vista !
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Como parte de la delegación peruana, nos encuentramos listos para partir y participar activamente de éste evento.
Gracias por la oportunidad…
JORGE MIREZ
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Quiero agradecer muy deberas todas las visitas durante el mes de Mayo 2012. Este mes para mí ha sido muy difícil en lo personal, casi estoy trabajando a contracorriente y de manera solitaria, quizás tras un sueño o persiguiendo una misión. Muchas de las personas que desearía estén a mi lado, no lo están y quizás no lo estarán, eso es desgarrador… a pesar de ello no pierdo la fé y la esperanza.
Este mes de junio tengo planeado retomar el desarrollo de simulaciones y desarrollo de temas diversos en renovables, dado que tengo que cumplir con la agenda de mis estudios doctorales, así que el presente blog como los demás, tendrán varios post mas que enriquezcan y espero sirva para quienes lo visitan.
Gracias tambien a quienes confían en mis servicios de consultoría y asesoría. También a quienes les tengo como contactos en mi Facebook. Además, a quienes escriben dado sus opiniones, comentarios y sugerencias.
Atte:
Blog Matlab/Simulink in Renewable Energyhttp://www.jmirez.com
Profesor – Facultad de Ciencias – Universidad Nacional de ingeniería (Lima, Perú)
Unidad de Soporte biomédico – Hospital Nacional Cayetano Heredia – Ministerio de Salud (Lima, Perú)
Empendedor, Development Modeling and Simulation with Matlab/Simulink, Renewable Energy, Microgrid
Foto: En avión de LAN-Peru en Aeropuerto de Piura por partir de retorno a Lima, luego de dictar clase de Matemática Aplicada en Negritos – Talara (piura) en el Programa de Maestría en Ingeniería de Petroleo de la Universidad Nacional de Ingeniería – UNI. May 27, 2012
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Me complace en anunciar este evento, del cual estaré participando con una ponencia. Nos vemos en Ecuador.
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La Red BIALEMA formada por más de veinte centros tecnológicos iberoamericanos con el fin de estudiar la producción de biocombustibles y su impacto alimentario, energético y medioambiental; CDF The Climate and development Foundation – Italia ONG sin fines de lucro dedicada a apoyar al desarrollo sustentable de comunidades de escasos recursos de los países en vías de desarrollo, fomentando el uso de energías renovables y la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo ESPOCH www.espoch.edu.ec ), ubicada en la ciudad de Riobamba, provincia de Chimborazo, país Ecuador, organizan el seminario y encuentro para difundir las actividades e investigaciones de la Red Bialema, CDF y Grupo de Energías Alternativas y Ambiente de la ESPOCH.
Este evento se pretende socializar el desarrollo de la tecnología en los países miembros de la Red y otros, para que las autoridades seccionales y el gobierno central consideren alternativas para el cambio de la matriz energética.
OBJETIVO:
Generar espacios para la socialización de los conocimientos relacionados con el área, facilitar la interrelación entre investigadores e instituciones a fin de propiciar la transferencia de resultados de investigación, establecer vínculos para plantear proyectos de investigación y desarrollo sostenibles, para beneficio de la sociedad.
Comité de Organizador:
Dr. Antonio Valdés
Director de la Red Bialema
Físico Celso Recalde Moreno Ms.
Grupo– Energías Alternativas y Ambiente- ESPOCH; Ecuador y Representante de la Red Bialema en Ecuador.
Físico Rodolfo Pasinetti
Director Climate and Development Foundation – Italia-Milan
Dra. Magdy Echeverría
Grupo– Energías Alternativas y Ambiente – ESPOCH – Facultad de Ciencias
Ing. Gilberto Zabala.
Grupo– Energías Alternativas y Ambiente – ESPOCH – Facultad de Mecánica
Dr. Rigo Muñoz
Grupo– Energías Alternativas y Ambiente- ESPOCH – Facultad Electrónica e Informática
Dr. Arquimides Haro.
Grupo– Energías Alternativas y Ambiente – ESPOCH – Facultad de Ciencias
Dr. Mario Audelo.
Grupo– Energías Alternativas y Ambiente – ESPOCH – Facultad de Mecánica
COSTOS DE INSCRIPCION EXTRA RED BIALEMA
Los costos de inscripción para la exposición de los artículos es de $ 50,00 USD. Los artículos serán receptados hasta abril de 2012, al correo electrónico crecalde672000@yahoo.com, este valor incluye la publicación en la página web de la Institución, breaks y cena de camaradería.
Costos para asistencia al evento:
Hasta el 1 de julio/2012
Público en general US$ 50
Estudiantes pregrado US$ 20
Estos costos incluyen certificado de asistencia y breaks.
NOTA IMPORTANTE:
Para una mejor atención le agradecemos que nos hagan llegar su ficha de inscripción al correo: crecalde672000@yahoo.com
Áreas Temáticas.
Energías Alternativas y Sustentabilidad Ambiental: En el presente seminario se resaltará impactos ambientales de los biocombustibles, sin embargo no se descartará artículos que tengan relación con la temática energética y ambiental.
Actividades del Coloquio.
1) Conferencias: exposiciones de 1:30 minutos de duración a cargo de invitados especiales.
2) Ponencias: 20 minutos de exposición.
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
E-mail: jmirez@uni.edu.pe
Website Personal: https://jorgemirez2002.wixsite.com/jorgemirez
Facebook http://www.facebook.com/jorgemirezperu
Linkedin https://www.linkedin.com/in/jorge-luis-mirez-tarrillo-94918423/
Scopus ID: https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56488109800
Google Scholar: https://scholar.google.com/citations?user=_dSpp4YAAAAJ
MATLAB Group Admin in Facebook: https://www.facebook.com/groups/Matlab.Simulink.for.All
WhatsApp Channel/Canal: https://whatsapp.com/channel/0029VbCvpZsAYlUSz2esek2y
Me complace en anunciar este evento en la FIME de la UNPRG, del cual estaré participando con una ponencia. Nos vemos en Lambayeque. (Yo estudié Ingeniería Mecánica Eléctrica aquí).
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La Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica – FIME (http://www.unprg.edu.pe/facultad/index.php?fac=10&id=91) de la Universidad Nacional Pedro Ruíz Gallo – UNPRG http://www.unprg.edu.pe ha organizado un ciclo de conferencias relacionado al Uso Eficiente de la Energía del 21 al 25 de mayo del 2012.
Todos quedan invitados, los temas están interesantes y hay participación de varias empresas e instituciones.
A los visitantes, Lambayeque está ubicado a aprox 10 km de la Ciudad de Chiclayo, ir a Lambayeque toma algo de 15 minutos. Importantes lugares turísticos como el Museo Tumbas Reales del Señor de Sipán, Museo Bruñing, Complejo de Huaca Rajada, entre otros son lugares de visita obligatoria a todo turista que llega al norte del Perú.
Ahí estaremos !!!
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
E-mail: jmirez@uni.edu.pe
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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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