Archivo para febrero, 2015


La visión en conjunto de un microgrid con control centralizado se puede apreciar en la figura, la cual es resultado de los últimos desarrollos y experiencias implementadas.

vision_en_conjunto_de_la_arquitectura_de_una_microgrid

El control master interactúa con el mercado, la red eléctrica externa, con otras microgrids y con la base de datos; ejerce un control y optimización de los diferentes elementos a los que está conectado mediante una plataforma de integración. En todo ello las comunicaciones mediante IP y el uso de estándares de interconexión y de comunicaciones es ya habitual.


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En la figura se ilustra el flujo de la información, el cual es un sistema de gestión de energía que convierte a comandos de salida para la generación óptima, cantidades de exportación/importación y control de carga. Decisiones son basadas primariamente sobre el pronóstico de generación y carga y los precios de electricidad y combustible. Estas decisiones son generadas en el estudio sobre la base de una hora hacia adelante.

flujo_de_informacion_de_un_sistema_de_gestion_de_energia

El sistema de gestión de energía mostrado está restringido al control sólo de la potencia activa. Estabilidad de voltaje, calidad de energía y regulación de la frecuencia supuestamente son controlados automáticamente a nivel del generador. La sincronización de la microgrid con la red eléctrica externa no ha sido considerada. El sistema incluye funciones, tales como una económica programación, pronóstico para cargas eléctricas y para generadores dependientes del clima, gestión del lado de la demanda para desplazamiento de la carga y de la limitación de la carga.


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A nivel mundial se ha observado un crecimiento de la capacidad instalada de las microgrids como se puede apreciar en la figura. De todos ellos la participación del mercado americano es muy alta en comparación a otros mercados regionales. Se espera de que sólo en el mercado americano el negocio de las microgrids generen movimientos económicos de aproximadamente 2 billones de dólares al año para el 2015.

mercado_microgrid_a_nivel_mundial_2015


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Un esquema del futuro de los sistemas de distribución se muestra en la figura.

arquitectura_de_distribucion_a_futuro

En ella se observa que el sistema sigue manteniendo la generación base consistente en generación hidráulica, nuclear, carbón entre otros; también una constante interrelación con el mercado, sus necesidades y proyección a futuro; también el sistema de distribución ya está contemplado en numerosas microgrids los cuales se interconectan para el ingreso / egreso de energía de cada una de ellas con su entorno.

Las microgrids hacen coordinación entre ellas dentro de un área de control de la empresa que gestiona las microredes.

Las microgrids llevan el esencial rol de direccionar la fiabilidad local, direccionar la economía local (objetivos comunitarios), permitir el arbitraje de la energía (objetivos comunitarios) y capacidad de agregar control de múltiples fuentes (DG, almacenamiento, consumidores DER, DR, interruptores, banco de capacitores, DA, etc), y en consecuencia, ser una buena red eléctrica dentro de la ciudad.


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También nos hemos enfocado en consideraciones de arquitectura de microgrid consistente en una constante coordinación entre el gestor de la red eléctrica nacional, el controlador master de cada microgrid y el sistema SCADA (ver figura ).

consideraciones_de_arquitectura_de_microgrid

El controlador master de la microgrid tiene diferentes funciones: lo que se refiere a cumplir los objetivos de la microgrid que se traducen en acciones para mejorar fiabilidad, economía y gestión de renovables; la coordinación con los recursos de energía distribuidos como pueden ser el almacenamiento de energía a escala usuario, micro turbinas, generación distribuida, sistemas de energía de casas, entre otros; el manejo de la información referente a el precio de la electricidad, status DER, programas de respuesta a la demanda, status de la red eléctrica nacional, objetivos comunitarios entre otros.

El Sistema SCADA coordina con el gestor de la red eléctrica nacional para lo que es la gestión/control/optimización de los recursos de la red nacional como son los bancos de condensadores, reguladores de voltaje, interruptores automáticos, equipos de electrónica de potencia, comunicaciones, entre otros.


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Hay cinco áreas tecnológicas claves en una microgrid [7]: Métodos de control avanzados; sensores y medición; integración de comunicaciones; soporte de decisiones e interfaces mejoradas y, componentes avanzados. Un esquema de cómo se interrelacionan estas áreas se puede observar en la figura.

5_areas_clave_de_una_microgrid


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relationship_between_cell_emf_and_heat_contant_change

En una batería de plomo ácido, bueno casi todos los que hemos podido interactuar con ellas, nos hemos dado cuenta que a medida que está más cargada, la batería genera más calor (o se calienta más) durante un proceso de descarga, dado que tiene más potencial eléctrico que usar para entregar parte de la energía contenida. Eso se muestra de manera más técnica en la imagen del presente post, indicando ahí que a mayor emf (fuerza electromotriz) en cambio de cambio de contenido de calor que se da es mayor, incluso que la relación entre ellas es lineal. Esto sirve mucho para sistemas grandes en que se quiere determinar la condición del sistema por medio de instrumentos de medición. El modelo matemático lo tiene y puede ser modelado en Matlab/Simulink


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effect_of_sulphuric_acid_on_thermodinamic_cell_emf

Estamos hablando en esta parte de baterías ácido-plomo, en ellas la concentración de ácido sulfúrico es la que determina la actividad química de las reacciones y por lo tanto las variables marco como la efm. Sin embargo, y como se puede observar en la figura, la variación de la temperatura no implica un mayor cambio en la emf (fuerza electromotriz) de la celda (o célula) de batería. Obvio que las temperaturas deben estar en los límites tolerables de capacidad de funcionamiento de la batería y estabilidad de la sustancia acuosa (agua con ácido sulfúrico). Tiene ecuaciones que describen todo este proceso y que se pueden hacer en un entorno de Matlab/Simulink para hacer simulaciones.


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