Archivo para noviembre 30th, 2014


dc_micro_grid_system_with_ultracapacitor_electric_vehicle

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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source_stochastic_microgrid_dc

Atrás han quedado los cálculos en que se fijan valores conocidos o recolectados como datos estadísticos. Ahora se realiza también los análisis con datos estocásticos, debido a la forma en que algunas fuentes de energía renovable funcionan debido a la variable medioambiental de la irradiación solar o de la velocidad del viento. Para ejemplo de esto, Laboratorios Sandia tiene una configuración de experimentación como se muestra en la figura. Es un gran avance y trabajo de investigación, dado que en la parte experimental se refleja todos aquellos efectos que un modelo matemático no puede contemplar, pero eso no significa, que lo experimental sea lo único que vale (como suele pensarse en Perú), sino que, junto con un adecuado modelamiento matemático, los datos experimentales sirven de mucho para que con un adecuado análisis permitan conocer aquellas causas que permiten esa variación entre lo ideal y el resultado experimental. Tratar con variables estocásticas, sirve de mucho en el comportamiento de las redes eléctricas del futuro (smart grid, microgrid, generación distribuida).


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typical_solar_power_output_in_one_month

Para un día típico solar a veces idelizamos una curva perfecta durante el día con cielo despejado. Sin embargo, los días no son perfectos, pueden haber nubles o humedad en la atmósfera que hacen que no llegue toda la energía solar hasta las celdas fotovoltaicas. Una data de una planta solar durante un mes se presenta en la figura. La captura de dicha data es importante para analizar el desempeño del sistema. En todo caso, se puede simular situación similar con números aleatorios en función a la experiencia del programador. Os dejo con esta gráfica. Presto  a sus correos, me pueden escribir a jorgemirez2002@gmail.com


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design_of_the_entire_system_microgrid

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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microgrid_operation_of_inlanded_operation

En la siguiente figura se muestra un ejemplo de una microgrid funcionando en modo aislado, es decir, que no tiene conexión activa con la red eléctrica externa. La microgrid utiliza sus propios recursos en fuentes de generación y almacenamiento para suplir con energía eléctrica (y calor en un caso más general) a las cargas eléctricas conectadas en sus circuitos. Lo interesante de todo es remalcar que tanto en el dimensionamiento de fuentes y conductores prima mucha importancia los escenarios considerados de carga a fin de que estos estén acorde a la necesidad real. Otra cosa adicional, es la cuestión que microgrid pueden estar dispersas en una zona geográfica y que bien pueden interconectarse a fin de suplir a una microgrid vecina con energía faltante. Todo esto es un interesante campo de estudio. Mi email para comunicación: jorgemirez2002@gmail.com


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microgrid_operation_of_grid_tried_mode

Hola lectores, la figura que presento en este post es un ejemplo de flujo de energía (entrante/saliente) de cada elemento que conforman una microgrid DC en su modo conectado a la red eléctrica externa, es decir, que el punto de común acoplamiento (PCC) entre microgrid (micro-red) y red eléctrica externa es bidireccional, permite la entrada (compra) de energía y salida (venta) de energía desde el propietario de la microgrid. Nuevos elementos se han considerado en este ejemplo como son los super-capacitadores y los elementos de generación distribuida que puede implicar diferentes formas y técnicas de generación de electricidad. Todo esto se puede modelar matemáticamente y simulaciones en software de alto nivel como Matlab/Simulink. En lo personal ya venía realizando todo esto, quizás de una manera lejos de la forma de las gráficas tan bonitas como se pueden ver, pero continuaré en ello. El camino se va cada vez más clarificando. Aún así la cooperación académica es importante y es bievenida siempre.


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a_smarter_approach_dc_microgrid

Creo que es una de las figuras que mejor representa la tendencia hacia lo que deben ser las microredes de energía, hecho por Pika Energy y que la comparto en un 100 %. Puedo tener diferentes formas de generación de electricidad, las cuales las puedo convertir en modo dc las que sean necesarias y por lo tanto, con el modo de transmisión en DC me permite muchas ventajas que la forma AC resultaría difícil e incluso costosa y con mucha requerimiento de equipo especializado tanto en máquinas como en personas. Pero si la forma de interconexión hacia los usuarios es un punto a debatir, considero que hasta la casa debe ir una alimentación en DC, interiormente debe tener su inversor. En cuanto a la conección con la red eléctrica externa, esta debe ser con un inversor de alta potencia necesaria para inyectar todo el sobrante a la red. En todo ello, numerosas simulaciones con análisis imaginarios y de campo son necesarios para ello.

NOTA: Dado que en mi país no tengo las instalaciones necesarias para hacer experimentación, sólo simulaciones en mi computadora personal, hago un llamado a profesionales, investigadores, estudiantes y universidades para poder trabajar en conjunto esta temática y así yo pueda concluir mi tesis doctoral con dos publicaciones internacionales incluido. Gracias a quien escriba a jorgemirez2002@gmail.com


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voltage_current_during_fault_dc_microgrid_conductor

La figura muestra el caso de la separación de dos conductores en contacto y colocados horizontalmente, los cuales estan en contacto por presión horizontal. A ellos se les hace pasar una corriente que fluye continuamente hasta que se inicia la falla. La curva representa el voltaje que se establece durante la separación de los conductores y que en situación normal no crearía una diferencia de potencial, al final de la falla se observa que se establece el voltaje nominal de la fuente de alimentación del circuito de prueba. La corriente hace lo mismo, desde su valor nominal en funcionamiento normal, sufre una caída progresiva hasta que el arco se extingue y ya no hay flujo de energia entre los dos conductores separados. La figura muestra los resultados de un modelo experimental, sin embargo, se puede hacer simulaciones numéricas mediante métodos de series para entender el fenómeno de mejor manera.


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