Archivo para octubre, 2010


Durante las últimas semanas y días, he tenido algunos problemas personales, que me están dificultando el responder algunos comentarios, preguntas y solicitudes de orientaciones desde diferentes partes de América Latina y de Europa. Yo tratar de responder en la medida de mis posibilidades. A quienes desean escribirme, lo pueden hacer, pero ya de paso están avisados que demoraré un tanto en responder. Esperando superar éste impase, sigan visitando mi blog y difundiéndolo.

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El gráfico muestra la distribución de la energía solar que alcanza la Tierra. El sol emite una determinada cantidad de energía, pero a la Tierra solo llega una pequeña fracción.


Gestor de potencia, corriente y energia en modelo de Microgrid de Energía N° 1 usando Matlab/Simulink

Toda la microgrid debe trabajar de manera adecuada, y algún elemento de la microgrid se tiene que encargar de llevar la contabilidad de la energía, potencias y corrientes de cada uno de los elementos. Aca muestro el diagrama esquemático de ese supuesto control que tendría como paso final, servir como interfaz con las personas sobre lo que sucede en la microgrid. Se observa las potencias producidas, almacenadas, se muestra un balance de potencias, cuando es que hay exceso de potencia y se tiene que almacenar, cuando es que hay una falta de potencia y hay que ingresar por la subestación que interconecta con la red primaria de distribución de electricidad.


Generador fotovoltaico en modelo de Microgrid de Energía N° 1 usando Matlab/Simulink

Aca muestro el generador fotovoltaico considerado en el presente modelamiento. Se dan los resultados de potencia, corriente, irradiación solar y temperatura. Esta curva ha sido calculada para un dia de trabajo continuo. Se espera tener mayores datos de irradiación para evaluar otros casos, o en todo caso, se piensa en algun momento hacer trabajo de campo para tener más datos con que trabajar.


Baterías en modelo de Microgrid de Energía N° 1 usando Matlab/Simulink

En una sistema en donde existen energía renovables, pueda que haya un sobrante de energía producida. Esta de alguna manera se debe almacenar, para luego utilizarla cuando la producción de energía renovable sea insuficiente. El modelo presenta un banco de baterías y en los resultados está las corrientes de carga y descarga, las potencias de carga y descarga, tambi¿én la energía almacenada y el voltaje de la red. Debo mencionar que aca se ha trabajado bastante en modelar esta parte del sistema, toda vez que hay que considerar un tope de capacidad de almacenamiento, y los momentos oportunos de carga y descarga. También se involucra la energía almacenada y la energía entregada. Esta fuente de almacenamiento de energía trabaja coordinadamente con el resto del sistema distribuido de energía Microgrid.


Generadores eólicos en modelo de Microgrid de Energía N° 1 usando Matlab/Simulink

Una alegría es entregar a los visitantes de este blog esta entrada que es la número 101.

En el modelamiento con Simulink/Matlad de mi primera Microgrid de Energía N°1, contiene generación eólica, en la gráfica pueden observar que tengo cuatro aerogeneradores, ubicados en un mismo campo de velocidades de vientol. Pueden observar como resultados la potencia eléctrica que entrega el aerogenerador, la energía eléctrica producida, temperatura, velocidad del viento y corriente a la salida del generador.  En este primer modelo de microgrid estoy considerando 4 aerogeneradores, pero mi diseño me permite quitar o aumentar más aerogeneradores para ver la funcionalidad de la microgrid. Una microgrid también es llamado Sistema Distribuido de Energía, en los que la generación con fuentes renovables está cerca de las cargas. Y en este caso, las cargas son un conjunto de domicilios , por lo potencia considerada.


Modelo en Simulink/Matlab de Microgrid Eléctrica N° 1

Esta es el diagrama esquemático que se hace en Simulink de la Microgrid de Energía N° 1 que explique en la entrada anterior. Como se observa, esta microgrid esta alimentado por fuentes de energía eólica y solar, una fuente de almacenamiento de energía (baterias) recoge la sobreproducción de energía eléctrica. Para cuando no hay suficiente energía proveniente de las renovables o almacenado, una fuente externa convencional, como es la interconexión de la microgrid con una red primaria por medio de un transformador-rectificador, suple de energía.


Es el modelamiento de una microgrid N° 1 considerando temperatura, altura, densidad, etc...

Hola, estimados internautas que llegan a mi blog, sea en forma de búsqueda o los que ya son regulares visitantes de mi blog. Es una madrugada lluviosa en Chota (PERU) pero he terminado de modelar en Matlab/Simulink la microgrid de energía de la figura. Desearia colocar el diagrama de la microgrid pero es bastante grande. Iré colocando partes de la microgrid a medida que voy avanzando también en modelar otras cosas. En la figura como se podrá ver, tengo cuatro aerogeneradores y dos cargas domiciliarias. Los panales solares pueden estar distribuidos, lo mismo como también la entrada de energía primaria se ha dibujado en forma que sea un elemento, pero puede una representación gráfica que indica que hay dos o más de estos elementos. La energía sobrante va hacia la fuente de almacenamiento. Mientras haya exceso de producción de energía, ésta se irá almacenando. Cuando haya caída de voltaje, la fuente de almacenamiento compensa. Existe un monitoreo de la tensión de la línea eléctrica de la microgrid, todo vez se piensa a futuro trabajar en algo experimental o alguien lo piensa hacer.

Me vence el sueño, mañana actualizo esta entrada….


modelo Fuente de almacenamiento de energía con voltajes reales de microgrid

En este modelo se agrega condiciones mas reales al modelo presentado en la entrada anterior. Por ejemplo se tiene en consideración que el voltaje nominal de la microgrid es 280 Voltios, en cambio se activa la descarga de la fuente de almacenamiento cuando la red llega a los 275 voltiios. Esto permite un proceso de carga y descarga desde la fuente de almacenamiento. Posteriores modelamiento permitirían introducir criterios para otras condiciones especiales. Se dan los mismos valores de respuesta de la entrada anetrior, pero como se podrá observar dado que la entrada tiene un comportamiento diferentes, la respuesta de la fuente es determinada por procesos de carga y descarga…


Comportamiento de una Fuentes de Almacenamiento de Energía Eléctrica 1

En este modelo se presenta una fuente de almacenamiento de energía, en el cual, se tiene una capacidad máxima de almacenamiento de energía y una condición de voltaje mínimo de la red para que se pueda descargar la energía almacenada. La cantida de corriente que la fuente inyecta a la red, está controlada para no permitir sobre esfuerzos a los elementos que almacenan la energía. Por lo general, se usa como elementos de almacenamiento de energía a las baterías electrolíticas bajo cualquier presentación, las más usadas son las de líquido ácido – plomo. Este sistema permite también visualizar los elementos necesarios a controlar y conocer para futuras aplicaciones experimentales. Los datos de ingreso del voltaje, han sido condicionados a propósito para ver el comportamiento del sistema. Futuros modelos pueden considerar, data real de voltajes para una mejor visualización en tiempo real del comportamiento de la fuente de almacenamiento.


transformer and rectifier with data of network primary

En este modelo, se agrega a la anterior entrada la condición de que los valores del voltaje primario se dan parecidos a los que suceden en  la realidad, porque en todo experimento se tendría que determinar el voltaje mediante un transformador de voltaje que permite la determinación en tiempo real. Esto se agrega la utilización de un transformador de corriente que permite determinar el verdadero consumo en compra de energía de la red primaria.


Transformaodr - rectificador en microgrid

En el presente modelo, tenemos una red primaria con voltaje ideal constante de 10KV conectado a un transformador y este conectado a un rectificador. El comportamiento de la corriente de salida, esta condicionada por el voltaje de la microgrid, la que combinado con la orden de potencia faltante en el sistema, se inyecta la corriente necesaria para abastecer a la microgrid. Se determina también la corriente en el lado de la red primaria y la energía que es comprada a la empresa distribuidora de electricidad propietaria de la red primaria. Distintas salidas, permiten conocer bien la condición del sistema en cualquier momento determinado.


Turbine Wind with efficiences of generator and drive train and out current

Este modelo de aerogenerador, agrega a lo mencionado en la entrada anterior, agrega las eficiencias de la caja de conversión de velocidad angular y la eficiencia del generador. Determinado por el voltaje de la red eléctrica de la microgrid, se determina la corriente eléctrica que inyecta a la microgrid el aerogenerador. Se concive esta idea pensando que en soloc argas eléctricas están conectadas a la red eléctrica, pero ese punto cambia bastante si se considera otros generadores, la caída de tensión, el almacenamiento de energía de reserva por parte de elementos mecánicos, electroquímicos y de generación de hidrógeno.


Turbine wind with data real of speed wind

Este modelo es similar a la entrada anterior, solo que se ha agregado la data real de velocidad del viento, lo que permite ya una visión mejor del funcionamiento de este aerogenerador de velocidad constante y con funcionamiento a partir de 4 m/s. Se ha considerado que las velocidades máximas presentes del viento permiten la mayor producción de energía. Este modelo de álabe fijo, es adaptable a realidades en que los aerogeneradores se construyen artesanalmente con poca tecnología, el Cp es determinado de midiendo la velocidad del viento antes y después del aerogenerador utilizando en el mejor de los casos, medidores de velocidad del viento o en otros casos, la utilización de medidas equivalentes cuando no hay sistemas de medición. La potencia generada es la salida de potencia de la turbina de viento.


Modelo con Matlab/Simulink de un aerogenerador con entrada de velocidad creciente

En este modelo en que se han considerado que el aerogenerador gira a velocidad constante y también esta considerado su cp… la velocidad de entrada se ha considerado como creciente mediante una curva de pendiente unitaria. Esto ha servido para configurar bien el funcionamiento del aerogenerador mediante esta curva, antes de ingresarle los datos reales de medicion de velocidad de viento. La finalidad es mostrar todos los parámetros involucrados como potencia de la turbina eólica, energía producida, cp, la temperatura ambiental que determina la densidad del aire, lambda también. Se considera además que el ángulo de ataque es igual a cero, para maximar la producción de potencia.


Modelo de turbina ideal considerando temperatura y variacion de la densidad del aire con matlab/Simulink

Hola a todos nuevamente, en esta entrada presento un modelo de turbina de viento  ideal, en el cual estoy considerando la variación de la densidad con la altura sobre el nivel del mar en que esta instalado la turbina. También se considera la temperatura, que también condiciona las características del aire. Como podrán ver se considera como resultados la potencia en watts, la energía producida en watts por hora, la temperatura ambiental en °C y la velocidad del viento en metros por segundo, que ha sido obtenida de lecturas hechas en campo. Es ideal el modelo, es decir, aun no considero el cp, ni la caja de cambios, ni el generador.


Modelamiento de Carga domiciliaria con Curva de Demanda usando Matlab/Simulink

En la presente simulación se ha modelado dos curvas de demanda de carga domiciliaria, a los cuales se les ha considerado que se sabe la tensión de la red eléctrica, por lo tanto, se ha determinado el comportamiento de la corriente eléctrica y su variación a lo largo del período de simulación. Dependiendo de la capacidad de transmisión de la red eléctrica y el comportamiento de las cargas, son los que determinan las variaciones en el valor del nivel de tensión eléctrica. No siempre es constante, y más bien, tiene un comportamiento como el de los dientes de sierra de un serrucho, claro que ahi hay regularidad entre cada saliento, pero en la red no hay regularidades.


Simulación es la experimentación con un modelo de una hipótesis o un conjunto de hipótesis de trabajo.

Thomas T. Goldsmith Jr. y Estle Ray Mann la define así: “Simulación es una técnica numérica para conducir experimentos en una computadora digital. Estos experimentos comprenden ciertos tipos de relaciones matemáticas y lógicas, las cuales son necesarias para describir el comportamiento y la estructura de sistemas complejos del mundo real a través de largos períodos”.

Una definición más formal formulada por R.E. Shannon[1] es: “La simulación es el proceso de diseñar un modelo de un sistema real y llevar a término experiencias con él, con la finalidad de comprender el comportamiento del sistema o evaluar nuevas estrategias -dentro de los límites impuestos por un cierto criterio o un conjunto de ellos – para el funcionamiento del sistema”.

http://es.wikipedia.org/wiki/Simulaci%C3%B3n


Un modelo físico puede referirse a una construcción teórica o a un montaje con objetos reales que trata de reproducir el comportamiento de algunos aspectos de un sistema físico o mecánico más complejo. El término aparece con diferentes acepciones en el ámbito de la física o en el ámbito de la ingeniería.

En la física
Se dice que una determinada teoría física es un modelo o un modelo físico teórico cuando su dinámica interna (las leyes básicas que vienen determinadas por el hamiltoniano) no son conocidas realmente. O son conocidas pero, si lo que se busca es estudiar exclusivamente algunos detalles particulares de un sistema complejo, puede resultar rentable (técnicamente) emplear otro tipo de dinámica (ficticia) que hace que el comportamiento en estudio del sistema completo sea aproximadamente igual que el que tendría con la dinámica más complicada.

Estos modelos se aplican en todas las áreas de la física (meteorología, termodinámica, física nuclear, materiales, etc.) excepto en física teórica. Como cualquier teoría física, un modelo de este tipo, reduciendo el comportamiento observado a hechos fundamentales más básicos, ayuda a explicar y predecir el comportamiento de un sistema físico bajo circunstancias diversas. Sin embargo, al no estar basado en una descripción fundamentalmente correcta, se espera que el modelo falle fuera de su campo de aplicación.

Por otro lado un modelo físico práctico es una realización material concreta, con la que no necesariamente pretende construirse una teoría sino ampliar el conjunto de hechos observados que pueden servir para confirmar o reformular las teorías. Estos modelos físicos prácticos son objeto de experimentos sobre los que ampliar la base de los hechos observados. En física los modelos físicos prácticos son sólo un paso intermedio hacia la formulación de modelos físicos teóricos, que a su vez son la base de las teorías físicas.

http://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_f%C3%ADsico


Modelo de Célula Solar considerando Irradiancia y Temperatura con Matlab/Simulink

Hola, este modelo si que está interesante. En este se muestra una célula solar cuyo comportamiento está ahora considerado la irradiancia (puesto que no siempre hay 1000 watts por metro cuadrado) y la temperatura (ya que el material de las células solares tienen un comportamiento en función a la temperatura). Se ha usado datos reales de temperatura e irradiancia (algo dificil de conseguir y que noe staba como lo deseaba, no quedaba otra que trabajar en los datos). Se muestra la corriente generada, la potencia y la energía que se va produciendo durante un período de 24 horas). Este modelo es parte del trabajo de investigación en microgrids que desarrollo en la Maestría en Física en la UNiversidad Nacional de Ingeniería. El voltaje de la red se ha tomado en consideración que este panel esta conectado a una red (bus DC) a la cual otras fuentes están conectadas y que determinan la tensión.