Archivo para junio 13th, 2015


Block diagram of a micro-turbine-based distributed generation system

Las turbinas de gas poseen un eje que gira a bastantes RPM (una referencia es 100,000 RPM sin embargo hay un amplio rango dependiendo de calidad, fabricante, procedencia, etc.), por lo tanto, esa energía cinética que es resultado de capturar parte de la energía química liberada por la combustión del gas en las cámaras de combustión, necesita de un generador de alta velocidad para la siguiente etapa del proceso que es transformarla en energía eléctrica. Queda entonces luego acomodar la señal eléctrica a lo que el sistema eléctrico a conectarse utiliza, por ello, primero se rectifica, se lleva a un enlace en corriente directa (link dc) y luego a un inversor eléctrico que lo lleva a energía eléctrica en su forma alterna sea monofásica o trifásica (como se indica en la figura)… Por cierto, estos sistemas ya desarrollados vienen encapsulados en diferentes capacidades nominales 5 kW, 10 kW, etc.


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Block diagram of an MSD Gsystem with battery storage

Hola a todos, espero que les sirva cada post del presente Blog. En la figura se observa dos formas de conexión eléctrica de una fuente de almacenamiento a una micro-fuente en una microred. La primera es una configuración sin regulación del flujo de corriente en DC, es decir, se carga y descarga según el voltaje que se presente en tiempo real sin que algún elemento tome acción de control. El segundo esquema (el de la derecha) es una configuración con el bus de DC regulable, es decir, hay un monitoreo y control por medio de un convertidor dc/dc de la carga y descarga de la batería, de esta manera se optimiza y hace un mejor uso de la energía eléctrica, dado que este sistema está integrado con otros equipos sean cargas o microfuentes como parte de una microred o una multi-microgrid. Bus DC que cada vez va tomando importancia dentro de los sistemas eléctricos dado que va enlazado funcionalmente con la persencia de equipos de electrónica de potencia.


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Circuits chematic of the inverter-based island micro-source distributed generation system

Bien pues, algo que no es mi fuerte pero que de todas maneras es parte importante dentro de los diferentes equipos que ahora se utilizan en las energías renovables. Es el diagrama esquemático de un inversor. Los hay de diferentes tecnologías en materiales y marcas y modelos, pero este es un esquema bastante usual en los mismos. Quienes estudian electrónica de potencia deberían hacer al menos uno durante su carrera de pregrado dado que en el corto plazo van a ser tan tan utilizados y comunes como un teléfono celular. Esta la parte que hace los pulsos y el PWM, el filtrado y la conversión de voltaje. En esto del filtrado se escoge adecuadamente los elementos de filtro de tal manera que no se propaguen armónicos ni ruido en el sistema. También hay simulaciones de dichos elementos, en Matlab y en otros softwares… todo ello es bueno e interesante, sin embargo, una adecuada comprensión de como funciona es útil para el diario vivir de un ingeniero…


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Micro-turbine block diagram

 

La figura muestra el diagrama de bloques una microturbina. Estos diagramas de bloques sirven para ver en que partes funcionales o conceptuales un sistema está constituido, pero si lo miramos desde el punto de vista de modelamiento y simulación, los diagramas de bloques sirven para determinar las partes importantes que constituyen un sistema y con cada parte del sistema ir haciendo su modelo matemático y computacional… una vez que se tiene las simulaciones de cada parte, se integran como un todo para recrear todo el modelo de la microturbina. En este caso las entradas al sistema son aire y combustible, cada uno de ellos son constituyentes que pueden varias de composición, quizás el combustible de la microturbina por ser gas, sea más uniforme en el tiempo. Combustible que se quema y parte de la energía contenida en los gases de escape se transforman en energía térmica en el recuperador, haciendo más eficiente el sistema. Una microturbina de gas es un elemento sencillo con una sola pieza en rotación.


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What Is not a Microgrid_Sample Cases

Hay varios post en este mi Blog de lo que es una microgrid (microred) y con ejemplos de configuraciones y esquemas eléctricos de diferentes experiencias que he podido encontrar en la bibliografía en que me empapo en lecturas y simulaciones. Pero hay casos en que un sistema eléctrico o parte de él, no es una microgrid. En la figura se muestra algunos ejemplos:

  • Puedo tener fuentes de energías renovables, pero no tengo cargas… entonces como para que sirve la generación, si no hay cargas, es un netamente productor de energía eléctrica conectado a la red eléctrica pública, sin cargas, no es una microred.
  • Puede tener cargas, pero no tiene fuente de energía renovables que en el caso de las microredes se llama micro-fuentes, por lo tanto, es un consumidor normal y común como puede ser una carga residencial usual de una red de distribución eléctrica.
  • Tiene micro-fuentes de energía y cargas, pero presenta ausencia de monitoreo y control… una Microred constantemente monitoreo las variables del sistema y de cada componete: voltajes, potencias, encendido/apagado, compra/venta hacia la red eléctrica pública. Y controla cada parte del sistema: cargas sensibles y no sensibles, así como el mando y control de cada fuente productora o de almacén de energía.
  • Puede tener control, monitoreo, cargas pero las fuentes son muy pequeñas, es decir, un panel solar o una producción muy pequeña de energía renovable… entonces su huella energética medida en cuanto aporta en reducción de Carbono es mínima, es decir, es insuficiente… por lo tanto, no se puede considerar como microred, para ello, se debe instalar más paneles o turbinas eólicas u otras de tal manera que como dice el concepto pueda la microred funcionar de manera autónoma de la red eléctrica pública por un tiempo determinado.

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charge process of a battery lead-acid with anormal conditions for evaluation of charge resistence

charge process of a battery lead-acid with anormal conditions for evaluation of charge resistence [Jorge Mírez https://jmirez.wordpress.com ]

En las baterías de plomo – ácido se considera que si su capacidad está al 80% de su valor nominal, la batería está “descargada”. Descargas más profundas dañan la batería. Lo mismo sucede cuando se realiza el proceso de carga. La figura lo visualiza todo y para ello he podido colocar los códigos del caso para mejor comprensión, dado que la finalidad del blog es dejar legado y compartir conocimiento para la mejor comprensión de las energías renovables y dar un granito de arena para su desarrollo en pos de un planeta mas verde para las futuras generaciones. Entonces, partimos desde un 80% y va cargando la batería, entonces se va acumulando energía, la resistencia va modificándose llevando consigo la visualización de la energía gastada para almacenar parte de la energía eléctrica suministrada. Pero llega a un máximo posible recomendado por todo fabricante y lo usual es que no nos pasemos de dicho valor. Sin embargo, si logramos pasarnos, surge que la resistencia sufre un brusco cambio y se vuelve negativa, es decir, en vez de oponerse, facilita el tránsito de energía eléctrica, pero tránsito hacia donde caballero?… Pues está encajonado el líquido electrolítico y dado que se tiene es un campo eléctrico actuando sobre un sistema de electrolito y láminas de cobre, surge procesos como el burbujeo en el que la energía sobrante ya no se almacena, más bien rompe los enlaces en líquido y placas para descomponer el sistema. Una batería no debería perder líquido teóricamente, funcionalmente la pierde dado la característica propia de la temperatura de ser una variable estadística, pero los tiempos deben ser bastante prolongados para el rellenado del electrolito, un protocolo de pruebas puede servir para determinar según los regímenes de trabajo cada cuanto tiempo se debe rellenar el electrolito o de manera inversa, las baterías deberían tener un sistema de aviso que necesita ya rellenar, entonces con un registro de tiempo y una tabla obtenida de los experimentos propuestos, podemos inferir a que régimen de trabajo aproximado o promedio ha estado sometida la batería. Hecho en Matlab/Simulink y si deseas postearlo o utilizarlo, favor hagan la referencia a este blog y a mi persona… es lo mínimo a pedir dado que les comparto mediante este blog estas simulaciones.


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