Archive for the ‘Wind Power’ Category
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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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
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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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He aquí una imagen de lo que es un sistema eléctrico inteligente. Es una combinación entre tecnologías de la información y la red eléctrica existente, agregándole elementos de reciente desarrollo como son las fuentes de energías renovables. Las técnicas de información han sido utilizadas desde hace años para monitorear el funcionamiento de la red eléctrica, sin embargo, el actual uso que se le desea dar es mucho más amplio: se desea recopilar información entre cada vez más cortos espacios de tiempo, con alta precisión, rapidez de procesamiento y almacenamiento, de tal manera que se puede determinar y decidir una condición de funcionamiento la más óptima posible y minimizar la presencia de fallas o perturbaciones. En ello estoy avocado como tema de investigación y estoy presto a trabajar en coordinación con investigadores y grupos de IDI. Principalmente mi trabajo se basa en recrear escenarios computacionales y analizar las simulaciones.
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Link:
The rapid increase in the integration of distributed resources such as distributed generation (DG), demand response (DR) and electricity storage (ES) requires management schemes to integratedistributed resources into low and medium electricity networks. Energy management represents a challenge for operation of electric grids when distributed resources are merged into the network. This paper address the energy management of distributes resources considering a complete characterization of them. The feasibility of those resources is considered into a microgrid model, so, thedistributed resources are integrated through of a microgrid. This paper proposes the integration ofdistributed resources using a microgrid concept because there are relevant advantages of this model. The operational advantages are evident from the results. The results show how effectively differentenergy resources can be managed into the grid in the most efficient way.
Published in:
Circuits and Systems (CWCAS), 2014 IEEE 5th Colombian Workshop on
Date of Conference:
16-17 Oct. 2014
- Page(s):
- 1 – 5
- Print ISBN:
- 978-1-4799-6838-1
- Conference Location :
- Bogota, Colombia
- DOI:
- 10.1109/CWCAS.2014.6994607
- Publisher:
- IEEE
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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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Quiero acuñar el dicho: » a más turbinas eólicas, mejor !! «… y no es que hay peligro de desestabilizar el sistema, sino que mas bien, cuando hay muchas turbinas eólicas la producción individual que es, por lo general, variable, entre muchas se van compensando y alisando, por lo tanto, la producción de energía se hace un constante. Es más, ese es quizás el secreto de grandes granjas eólicas situados en los países del norte de Europa y Estados Unidos de América, porque no decir, China y otros más rescatables. No sólo es la cantidad de energía que se puede obtener, sino es también para contabilizar la reducción en la huella de carbono (un compromiso humanístico para con el Planeta) y la seguridad energética de importación de combustibles fósiles o de producción de combustible fósiles a cargo de empresas transnacionales que fijan sus intereses globales a consta del poblador que necesita de electricidad, combustible para automóviles e industrias.
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Este es un post importanet en que se muestra en el enlace entre los diferentes formas de transporte y conversión de energía en el futuro sistema de energía sostenible. El sol es la fuente de energía primaria. La electricidad y varias formas de formas de celdas de combustible sintéticamente preparados son predominantes como portadores de energía y una variedad de tecnologías de conversión van a ser requeridas. Se muestra aparte de la energía primaria… las formas de tecnologías relacionadas a la conversion, almacenamiento y transmisión; así como también al uso final de la energía. Toda este flujo nos permite visualizar la tendencia tecnológica, lo que para fines de investigación orienta que temas son más prioritarios que otros.
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A lo largo del blog se ha colocado varias entradas en que hay proyecciones de la generación de la electricidad, la figura muestra una más. No sólo eso, sino también la proyección de recurso primario para generación de energía eléctrica en general, también ha sido considerado en otros posts. Un notable incremento de la generación hidro, biomasa, viento y solar es lo más llamativo. Resulta curioso que siendo el recurso agua uno de los más afectados con el cambio climático, se incremente su capacidad de generación, por lo tanto, resulta que lo proyectado debe ser en base a centrales hidro ubicadas en grandes ríos o cauces, por lo consiguiente, implica un gran efecto con el medio ambiente con muchas inundaciones y con impacto en el medio ambiente. También se realiza análisis estadístico de lo que se va realizando como proyección a futuro, los resultados depende de la data colectada.
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Hello estimados lectores. Esta microgrid si que está muy bonita 🙂 … No hay nada que hacer que quienes lo han diseñado y lo vienen estudiando, lo han hecho con el mejor gusto de ingeniería. Contiene muchos elementos que en un futuro próximo son potencialmente usados masivamente. Los sistemas de electrónica de potencia se hacen cada vez mas interesantes. surge la idea de que si es necesario que todo tenga que ser «electrónica de potencia», supongo que durante las investigaciones y desarrollo del equipamiento cosas nuevas se podrán determinar de tal manera que esto también sea un sistema que sea robusto ante fuertes pulsos electromagnéticos, ciber-seguridad, entre otros. No podemos ser «modernos» con tan sólo el criterio de que lo «electrónico» es lo moderno, hay que rescatar aquellas técnicas y elementos robustos del pasado que pueden brindar una muy alta fiabilidad. El bus de DC implica muchas aplicaciones tanto en el sector rural, industrial, comercial, residencial y hasta en cuestiones de emergencia, militar y en el sector aero-espacial (este último muy interesante para mí según mi experiencia en Mars Desert Research Station Crew 140 – Crew 141 [April – May 2014]).
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Las microgrids (micro redes de energía eléctrica y de calor) con potencias involucradas de hasta 10 MVA. pueden tener diferentes diseños. Su definición involucra que se pueden utilizar tecnologías desarrolladas localmente y eso es muy importante, dado que localmente se pueden desarrollar y construir equipos tanto de generación y de almacenamiento. En el presente se tiene un sistema común de almacenamiento de energía que está conectado al bus de ac que alimenta dos bloques de mini-microgrid conectados a un convertidor ac-dc. Cada bloque cuenta con diferentes fuentes de generación eléctrica (viento en un una y solar en otra). El PCC significa el punto de común acoplamiento. Diferentes diseños de microgrids son desarrollados, simulados y/o probados en diferentes universidades, institutos y empresas alrededor del mundo.
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Estimados lectores, creo haber puesto esta información en algún post anterior (sería bueno que lo busquen). Sin embargo, quería acá la secuencia del análisis de los datos de viento durante un año. Los datos pueden ser generados aleatoriamente o ser recolectados. En lo que son recolectados son tomados cada cierto tiempo y por lo tanto, entre esos espacios (entre cada dato) se puede también aleatoreamente colocar valores de velocidad de viento para comprender mejor la dinámica de las turbinas simuladas. Por mientras, en todo un año se puede generar una data recolectada, un análisis de estadísticas y una curva que represente aproximadamente todo ello. Por lo demás, esto puede ser trabajado en software, en mi caso con Matlab de MathWorks Inc. … los códigos están a la venta (favor escribir al email). Saludos a todos mis lectores (My greetings for all readers in all countries)
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El viento es masa de aire en movimiento y por lo tanto energía cinética neta. Esta masa en movimiento antes de interactuar con las palas de una turbina eólica se desplaza libremente según la diferencia de presiones entre dos zonas de la atmósfera que permite la creación de los vientos. Esta presión permite que se definan unas líneas de flujo. Al momento de interactuar con la turbina parte de la energía cinética contenida en el viento es capturada por los álabres de la turbina y por lo tanto, disminuye su energía cinética que es la esencia de la energía que contienen, y por lo tanto, como resultado se observa una reducción de la velocidad del viento y una expansión de las líneas de flujo caracterizado por una leve reducción de la densidad. Pasada cierta distancia el aire de alrededor de esta velocidad reducida comienza a compensar y comprimir estas líneas de flujo expandidas a un estado normal para ello se gasta parte de energía del viento circundante interactuada por goles cinéticos entre las moléculas de los diferentes componentes del aire.
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Durante el funcionamiento de un sistema eléctrico pueden haber momentos en que no esta operativa, debido a una falla parcial o total del sistema. Cada elemento tiene una probabilidad de falla dependiendo de varios factores entre ellos diseño, funcionamiento, mantenimiento, entre otros. Hay elementos del sistema mucho más importantes que otros, quizás algunos esenciales como lo puede ser una línea de transmisión si es la única que hay para conectar dos puntos. En todo esto, se puede recurrir a modelar fallas mediante la generación de número aleatorios. En la figura en un período de 100 años se simula las fallas (valor 1) y no fallas (valor 0) de un elemento de un sistema. Se puede ver que en este caso dado que lo hemos hecho sin mayor exactitud, es decir, aleatorios uniformemente distribuidos, encontraremos que la probabilidad de falla es de 0.5 aproximadamente tendiendo a dicho valor si el número de años se hace infinito. Hecho en Matlab de MathWorks Inc.
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Muchas veces se suele utilizar números aleatorios para determinar posibles comportamientos de los sistemas a modelar, en especial, de los que son electroenergéticos. En la gráfica se ha presentado la generación de números aleatorios entre 0 y 1 de manera uniforme mediante un código simple de Matlab. Haciendo varias veces la simulación encuentro que a medida que aumento el número de veces que se genera el aleatorio cada vez el promedio o valor medio se acerca a 0.5. Cuando van 500 ó 1000 años (escala usada en este ejemplo) se tiene una buena aproximación, sin embargo, dependiendo del problema se puede agrandar o reducir la escala. Entre 0 y 1 se ha considerado como indices de confiabilidad dado que estos son indicadores de la performance y seguridad de continuidad del servicio ante cualquier perturbación o disturbio. Un simple expresión simple de valor esperado será de:
E(I) = (1/N) \sum{N}{j=1}(I_{j})
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
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Las máquinas hacen su trabajo y hay que determinar el valor de cada variable. Para esto se conectan sensores y trasductores que llevan la señal hasta el lugar de control y procesamiento. En ese camino, suele contaminarse con ruido sea generado por el mismo funcionamiento del equipo o por filtración de la señal por inducción o interferencia electromagnética, entre otras formas dependiendo de la tecnología que se está usando. Los puntos rojos son los valores que envia el sensor y lo que hace el filtro promedio es promediar los valores anterior para compensar las variaciones que se tiene. Algunas variables tienen valores que se desean que sean constantes: voltaje y frecuencia por ejemplo. Esta figura se trata de una curva de valor constante de 14.4 voltios al que se la sumado un ruido de valor medio cero y con una cierta desviación estandar. Puedo observarse que la medición tiende hacia su valor ideal de 14.4 luego de varias lecturas.
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Conversemos acerca de la producción de energía eléctrica en cantidad apreciable y como suele suceder en potencias del orden de los 2 MW como se tiene en la figura. Resulta que cambios en la cantidad de velocidad de viento, involucra una gran cantidad de energía generada, de cambios en la velocidad angular y del ángulo de ataque. Una forma de amortiguar dichos cambios es la inercia de las partes móviles de la turbina eólica (álabes, transmisión, caja de cambios y generadores). Aún así, se puede observar que pueden ser apreciables los cambios en la velocidad de rotación de manera rápida si se considera que la escala de tiempo está en segundos, y lo mismo para las otras variables, como puede ser el ángulo de ataque. Todo esto, debe ser automáticamente definido si consideran que la velocidad de viento tiene un comportamiento aleatorio. La producción de electricidad si bien es cierto puede variar unos cuantos decenas o centenas de kW pero trabajando varias turbinas pueden compensar esas leves variaciones. Y en ello, hay varias diferentes tecnologías usadas para extraer la mayor cantidad del viento.
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… to IEEE CWCAS 2014 in collaboration with my colombian colleagues
(URL: http://www.ieee.org.co/e.php?id2=22&id=15&t)
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Recurriendo al concepto de líneas de corriente en un fluido en movimiento nos servirá para explicar como es que se genera el empuje en el álabe de un aerogenerador, ala de avión o álabe de turbina submarina. El gas aire que viene hacia el álabe al incidir sobre el álabe se divide en dos partes una que pasa por una zona concava de tal manera que es compromido (se crea una zona de alta presión) y las líneas de fuerza se unen desarrollando una fuerza sobre el área expuesta del álabe; y otra zona, sobre el lado convexo en que las líneas de flujo se separan creando una zona de baja presión y que produce una fuerza en la misma dirección de la que se genera en la zona de alta presión. Pero de estas dos fuerzas la que predomina es el de la zona de alta presión, y que se suma al de baja presión, creando el concepto de empuje que permite el movimiento en la dirección de la fuerza resultante del álabe.
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Para interpretar y ajustar las estimaciones de la velocidad del viento se han de tener en cuenta los siguientes puntos:
- En los cálculos se ha supuesto que todos los puntos están libres de obstáculos susceptibles de alterar o de impedir el curso del viento. No se consideran obstáculos los árboles si son habituales en el entorno del punto de interés porque sus efectos ya se han tenido en cuenta por el modelo. Las singularidades, como puede ser una edificación aislada o un grupo de árboles en un espacio abierto, si que se consideran obstáculos. Por regla general, el efecto de estos obstáculos se manifiesta a una altura que duplica la del propio obstáculo, y una distancia a sotavento de entre 10 a 20 veces de la altura del propio obstáculo.
- Generalmente, los emplazamientos situados a una altura superior a la media del elemento de cuadrícula de 1000 x 1000 metros cuadrados son más ventosos que los que puedan estar por debajo. Se puede considerar que la velocidad se incrementa alrededor de 1 m/s por cada 100 m de ascenso, siendo mejor esta aproximación cuanto más aislado sea el elemento que se encuentra por encima de su entorno.
- Las alteraciones del parámetro de rugosidad de la superficie – determinado esencialmente por la edificación y el tipo de vegetación – pueden causar un impacto importante en el potencial eólico de un emplazamiento determinado, con un radio de influencia de entre 1 y 2 km. Si la rugosidad es mucho más pequeña que la utilizada por el modelo, la velocidad media será probablemente mayor. Los valores típicos de rugosidad van de 0.001 m en campo abierto sin árboles o arbustos significativos, a 0.1 m en terrenos mayoritariamente arbustivos, y a 1 m o más en zonas con muchos árboles. Vale la pena aclarar aquí que estos valores han sido relacionados indirectamente con la medida de la vegetación: en realidad se trata de una escala de longitud que se utiliza en las ecuaciones que gobiernan la estructura de la capa límite
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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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