Archivo para septiembre, 2015


Best_Research_Cell_Efficiencies_2015

El Laboratorio Nacional de Energías Renovables de los Estados Unidos de América (NREL) ha publicado un compilado de las eficiencias obtenidas en laboratorio de celdas solares fotovoltaicas a nivel mundial en su versión 2015. En anterior post había colocado una versión anterior en que el horizonte era el 2010. Ahora se puede ver como avanza la tecnología en este aspecto a eficiencias cada vez más próximas al límite teórico. Y se ha logrado hasta un escalofriante abrigador 46.9 % de eficiencia (guau). Ok, en fin, seguirán de hecho mejorando y obteniendo a partir de ahi productos que se comercialicen a precios cada vez más competitivos. Tenemos sol para cubrir varias veces nuestras necesidades mundiales de energía. Esperemos que con el tiempo, no se privatice el sol (como ha sucedido en España, cosa descabellada) y que cada quien pueda tener sus paneles solares fotovoltaicos y sus termas solares para tener una mejor calidad de vida.


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energía_solar_diaria_promedio_anual_peru_por_capital_de_departamento

En este post rescato la información de los promedio anual de radiación diaria sobre los capitales de cada región del Perú. Considerando que son las capitales de región, por lo general, las que tienen una mayor población, mayor actividad económica, instalaciones más grandes en todos los aspectos de la vida social y económica. Puede servir como un aproximado para cálculos sustentatorios de instalaciones que aprovechen la energía solar sea para producción de electricidad y calor a nivel de cada región. Al parecer hay cierto promedio anual en casi todas las regiones con algunas variaciones. Ciertamente mientras mas grande sea la instalación se requerirá ya la data más exacta, y si es instalaciones de celdas fotovoltacias mucho más grandes, equipos de medición en tiempo real se hacen necesario porque en base a los datos captados se define la operación del sistema planta solar fotovoltaica. Espero les sirva.


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mapa_de_la_energía_solar_incidente_diaria_promedio_anual_Perú

El mapa solar del Perú lo puedes encontrar en las webs oficiales del Perú y algunas otras publicaciones. Como es mi país natal, la coloco en este post. Somos privilegiados de tener un buen sol y lejos de las grandes aplicaciones en centrales solares de varios MW, están las aplicaciones de baja potencia que pueden beneficiar a la población, las escuelas, los centros de producción manufacturera, los colegios, mercados, establecimientos de salud. En ellos no serán grandes potencias, sin embargo, traen conford y son sostenibles en el largo plazo de vida operacional de cada uno de ellos. Hay que quitarse ese mediocre idiosincracia que sea técnico – económico rentable fijándonos solamente en el dinero, hay otros elementos adicionales a poner en valor: el conford de las personas, la impacto en su formación como estudiante o poblador sobre cuidado del medio ambiente al ver y sentir que las renovables permiten satisfacer su consumo de electricidad y calor y a la vez cuida el medio ambiente. Tenemos un país maravilloso en climas, las organizaciones de base acá y en Latinoamérica deberían impulsar en todos los locales comunales, escuelas, colegios, establecimientos de salud, talleres, etc… paneles solares fotovoltaicos para la producción de electricidad y termas solares para tener agua caliente, sería una forma de mejorar la calidad de vida y contribuir a cuidar nuestros microclimas, los cuales en Perú son miles miles de microclimas.


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algoritmo_radiación_solar

Cuando se requiere enfrentar un problema de simulación, de hecho hay que realizar un modelamiento matemático del mismo. Dicho modelamiento define la secuencia de cálculos que se tiene que realizar para obtener los resultados, sean estos a partir de toma de datos reales o condiciones de trabajo asumidos. Terminado el modelamiento hay que pasar a la etapa de elaboración del código de computadora. De principio, se aconseja realizar un algoritmo, pero la condición de ordenar las ideas y de visualizar mentalmente como sería el uso de las palabras clave del software en que deseamos implementar, es ejercicio para conceptualizar lo que es un algoritmo. El ejercicio desde problemas menores hasta cada vez más complicados, va fuertemente relacionado hasta con actividades de la vida diaria en que una secuencia de toma de datos y decisiones se realizan para lograr un objetivo. La figura muestra un ejemplo de  algoritmo en que se desea determinar la radiación solar. Este tipo de diagramas de bloques son más que todo para visualizar el orden de ideas que se ha tenido en el desarrollo de un programa y la gente no se pierda entre o no entienda líneas de código como es el caso de escribir en entorno Matlab.


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electricity_consumption_per_capita_World_2012

En el presente post se muestra una mapa extraído desde la website de la Agencia Interncional de Energía (IEA) en que se muestra la cantidad de energía por ser humano en cada país. Hay países que tienen una alta producción de energía y aparecen con bajo per capita como lo es China, en cambio países nórdicos que no tienen mucha población tienen una alto per cápita. Los Estados Unidos de América mantienen una alta per cápita desde hace años y lo seguirán haciendo y quizás incrementado cuando logren implementar masivamente las smart grids y microgrids que se encuentran ahora en desarrollo y pruebas de campo. Otros países y en amarillo los hay muchos algunos en vías de desarrollo y otros bajo el título de “en vías de desarrollo” como para que suene bonito. El per capita indica el grado de uso energético y por lo tanto es un reflejo de la comodidad y calidad de vida de una población…


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ejemplo de estudio de maxima demanda

Tener datos aporta mucho en los trabajos de investigación, dado que sirven para comparar modelos teóricos con datos experimentales. Los modelos teóricos con sus resultados son de por sí todo válidos, en la medida que estén bien formulados y presenten una realidad simulada con bastante aproximación. Simulaciones numéricas son el cuco en América Latina, acá desean “ver para creer” (por eso estamos como estamos). Entonces junto con un estudiante Mario en Bolivia, progresamos avanzando en el estudio de entender el comportamiento del sistema eléctrico y para ello datos sin importar la fecha que sean obtenidas, son analizadas para ser adecuadamente interpretadas y dimensionadas en las investigaciones que vamos llevando. Curvas de producción y demanda con sus pendientes positivas y negativas, con su rapidez de cambio (variación de la pendiente) que implican los requerimientos técnicos a las generadoras así como el reflejo del comportamiento de la demanda. La gráfica es un ejemplo, siendo un reflejo de la demanda y producción con datos simulados de Bolivia.


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En esta entrevista conversamos con Juan José en los estudios de RBC Radio sobre aspectos de la simulación de sobrevivencia de vida en Marte hecha el año pasado 2014 con los integrantes de la tripulación 140 Team II Perú. A partir de ahí van y vienen preguntas y respuestas sobre física, Marte, vocación, orientación para los jóvenes, temas de ingeniería, la formación académica universitaria, Sinceramente una hora es poco tiempo en Radio y fue grato este diálogo emitido en vivo y en directo (in spanish)

https://soundcloud.com/jorge-mirez/la-hora-del-jota-emision-lunes-07-set-2015-en-rbc-radio-lima-peru-entrevista-a-jorge-mirez


Máxima Mínima Curva Diaria Demanda de Energía

La figura muestra un ejemplo de curva diaria de demanda de energía, es un escenario simulado y no corresponde a realidad alguna (algún país). Lo que se ha hecho es trabajar un código en Matlab que permita emular ese comportamiento con cierto grado de aleatoriedad. En cuanto a sean potencias mayores, estos cambios grandes de potencia involucran tener centrales eléctricas en reserva flotante para abastecer. Pero dado que me he enterado que es muy probable que en Perú no se tenga un escenario de Generación Distribuida pues la demanda no crecerá tanto como que se haga esto realidad, es la figura una idea nomás didáctica de las capacidades de simulación de Matlab y que combinándose con otros softwares mucho más especialidades y comerciales se puede tener detalles del funcionamiento de una red. Sin embargo, si es necesario comprender o visualizar un nuevo proceso o investigarlo, obviamente el modelamiento matemático y simulaciones son de gran ayuda, y en ello, algo de experiencia por compartir en Matlab tengo la cual espero compartir mediante los servicios de asesoría que brindo.


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tarifa eléctrica rural para sistemas fotovoltaicos PERU

En la figura se muestra la tarifa de energía eléctrica proveniente de paneles solares fotovoltaicos para Perú. Considerar que IGV es el impuesto que se paga al Estado por ventas y que representa un 18%, es decir que luego de multiplicar la tarifa por la energía sale un costo parcial, y para obtener el costo total sería el costo parcial por 1.18%. La moneda nuevo sol está en un equivalente de “3.2 nuevos soles igual a 1 dólar americano”. Esta es una última actualización a Julio del 2015. Precios a considerar en el mercado peruano. Cálculo y simulaciones de costos e impacto en redes eléctricas las podemos hacer mediante un uso adecuado de criterios y de manejo de datos.


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variacion interanual generacion electrica vs producto bruto interno y produccion hidroelectrica y termoelectrica entre 2008 y 2014

En la figura se observa la relación entre la generación eléctrica y el producto bruto interno, y además, como es que ha ido evolucionando la producción hidroeléctrica y termoeléctrica entre los años 2008 al 2014. El consumo de energía se encuentra muy ligado al desarrollo de la economía, en el caso peruano, en mayor medida a las empresas mineras e industriales del hierro y el acero. Se espera que el crecimiento de la demanda de energía se mantenga a lo largo de un buena cantidad de años. Y estos datos los podemos procesar en Matlab/Simulink tal y como lo hemos hecho con algunos estudiantes en el desarrollo de sus temas de investigación y tesis. Lo importante son los datos que conllevan a procesarlos y darles la presentación adecuada a partir del cual la tendencia o el comportamiento se visualiza bien.


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maximum current harmonic distortion from wind turbine in Denmark

La generación de electricidad a partir de una energía primaria cambiante, genera grandes variaciones a la salida, para lo cual se usa electrónica de potencia para adecuarla. Aún así, por el mismo funcionamiento de la electrónica de potencia y la señal eléctrica que manipula, la señal de salida presenta armónicos y que en el caso de Dinamarca han fijado los límites de cada armónico según su orden (ver figura). Los efectos se conocen de cada uno de los armónicos. Asumo que han sido evaluados, simulados y testeados en laboratorio. Interesante tema de investigación es por ejemplo que se modele una turbina y luego se simule todo el sistema eólico, y ver la influencia en el sistema la presencia de un armónico en específico, partiendo por el más básico: el tercero (que no está en la figura), e ir incrementado el orden y ver sus efectos, en algunos casos los modelos tendrán que ser sólo ecuaciones unidimensionales, en otras ya será necesario 2D y 3D, todas ellas a determinar su comportamiento en el tiempo. Obvio si es con un lenguaje de programación de alto nivel y universal como Matlab/Simulink… sería muy interesante.


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example of the microgrid structure with power electronics interfaced DPGS

Una microred puede funcionar conectada a la red eléctrica externa como de manera aislada, usando sus recursos energéticos que dispone tanto en proceso de generación, transporte y almacenamiento. La figura que se muestra es un ejemplo de una microred con un sólo punto de común acoplamiento (PCC), un sistema de corte general y dos líneas derivadas. Existen cargas críticas las cuales en caso de falta de energía son las que se priorizan su despacho. Además están los DPSG que tienen la configuración de tener la fuente de energía con un almacenamiento de energía y la interfaz de electrónica de potencia (inversores en este ejemplo) que permiten adecuar la energía. Comunicación entre inversores es fundamental para que voltaje y frecuencia de la señal eléctrica sea compatible. Algunas nuevas soluciones también los hay que en base a las condiciones locales de donde se conecta el DPSG determinan los parámetros de la señal eléctrica del DPSG que están controlando. Hay cargas no críticas, a las cuales se les puede cortar el suministro eléctrico o se le puede suministrar energía de cualquier calidad en cualquier tiempo. No está dibujado el supervisor de funcionamiento.


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