Archive for the ‘Kit wind’ Category


La principal función del MC es hacer es independientemente controlar el flujo de potencia y el voltaje final de la carga de la microfuente en respuesta a cualquier perturbación y cambios de carga. Aquí “independientemente” implica sin ninguna comunicación desde el Controlador Central (CC). La MC también participa en la programación de que la generación sea económica, en la gestión y seguimiento de la carga y la gestión en el lado de la demanda mediante el control de los dispositivos de almacenamiento. Esto también puede asegurar que cada microfuente rápidamente puede incrementar su generación para suministrar su parte de carga en modo autónomo y automáticamente vuelve al modo conectado a la red con la ayuda del CC.

El aspecto más significante of MC es su rapidez en responder a los voltajes y corriente localmente monitorizadas con independencia de los datos desde los MC vecinos. Esta característica de control permite a las microfuentes actuar como dispositivos plug-and-play y facilitar la adición de nuevas microfuentes en cualquier punto de la microred sin afectar el control y protección de las unidades existentes. Otras dos características clave son que una MC no interactúa independientemente con otra MCs en la microred y que esto permita anular las directivas del CC que pueden lograr ser peligrosas para sus microfuentes.

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Las microredes son en pequeña escala, redes de suministro de potencia y calor combinados para alimentar cargas eléctricas y de calor para una pequeña comunidad, tales como una locaidad suburbana, o una comunidad académica o pública tales como una universidad o colegio, un área comercial, un lugar industrial, un conjunto de comercios o una región municipal. Las microgrids (microredes) son escencialmente una red de distribución activa por ella es el conglomerado de sistemas de generación distribuida y de diferentes cargas en el nivel de voltaje de distribución. Los generadores o microfuentes empleados en una microred son usualmente fuentes de energías distribuidas (DER’s) renovables/no convencionales integradas a través de la generación de potencia en el voltaje de distribución.

Desde el punto de vista operacional, las microfuentes pueden estar equipados con interfases de electrónica de potencia (PEIs) y controles para proveer la flexibilidad requerida asegurando la operación como un único sistema y mantener la salida de potencia y calidad de energía especificados. Esta flexibilidad del control permite a las Microredes actuales ser las primeros sistemas de suministro de energía con una única unidad controlada para satisfacer necesidades de energía locales con fiabilidad y seguridad.

Las diferencias clave entre una Microred (microgrid) y una planta de energía convencional son las siguientes:

  1. Las microfuentes son de muy pequeña capacidad con respecto a los grandes generadores en las plantas de energía convencionales.
  2. La potencia generada en voltaje de distribución pueden ser directamente entregados a la red eléctrica de distribución.
  3. Las microfuentes son normalmente instaladas cerca a los usuarios con las premisas que las cargas eléctricas y de calor pueden ser eficientemente alimentadas con voltaje y frecuencia satisfactoria y despreciables pérdiads en conductores.

Las características técnicas de una Microred permiten ser adecuadas para suministrar energía a remotas áreas de un país cuando el suministro desde la red nacional es dificil debido a la topología o cortes frecuentes del servicio debido a condiciones climáticas severas o perturbaciones causados por el hombre.

Desde el punto de vista de la red nacional, la principal ventaja de la Microred es que esta es tratada como un entidad controlada dentro del sistema de potencia. Ella puede ser operada como un simple carga adicional. Esto comprueba su fácil controlabilidad y conformidad con las reglas y regulaciones de la red sin perjudicar la fiabilidad y seguridad del suministro eléctrico. Desde el punto de vista del cliente usuario, las microredes son beneficiosas para localmente satisfacer requerimientos de calor/electricidad. Pueden suministrar potencia ininterrumpida, mejorar la fiabilidad local, reducir pérdidas en alimentadores y proveer soporte local de voltaje. Desde el punto de vista medio ambiental, las microredes (Microgrid) reduce la polución del medio ambiente y calientamiento global a través de la utilización de tecnologías de bajo carbono.

Sin embargo, para lograr una operación estable y segura; varios problemas del tipo económico, regulatorio y técnicos tendrán que ser resueltos antes de que las microredes pueden ser algo trivial. Algunas áreas problemáticas que requiren la debida atención son la intermitencia y la naturaleza de dependencia climática de la generación de los DERs, baja energía que contienen los combustibles y falta de estándares y regulaciones para la operación de las Microredes (microgrid) en sincronismo con la red eléctrica (interconectado). El estadio de tales problemas requiere muchas investigaciones en tiempo real y fuera de línea, los cuales se están haciendo por institutos de investigación y de ingeniería en diversas partes del mundo.

 


Como ha sido costumbre durante el año 2011, cada mes he venido presentando la cantidad de visitas a este blog, mediante una figura copia de la sección de estadísticas que da WordPress. Este mes de diciembre ha sido muy fructífero, dado que ha habido una importante cantidad de visitas, a pesar del poco tiempo que le dedique a hacer nuevas entradas al blog, obligado por la agenda recargada entre docencia, estudios de doctorado en física y trabajos otros.

Muchas gracias por visitar el blog y por recomendarlo… este año 2012, me he propuesto nuevas metas que espero compartir con todos los internautas interesados en el tema no sólo en este blog sino en los otros blogs que administro también.

Recuerden que se da asesoria en temas de energías renovables, desarrollo de tesis pregrado y postgrado, trabajos de investigación, lo desarrollamos coordinadamente con los interesados….


Un generador eólico sigue la curva de potencia que se aprecia en la figura de la presente entrada, la cual es característica de cada máquina y es obtenida por los fabricantes en sus laboratorios con condiciones especiales para su elaboración, la cual está normalizada según la norma iEC-61400.

Los objetivos de los sistemas de control de los SCEE en relación con la potencia son básicamente dos. El primero, en la región 2, es maximizar la extracción de energía eólica donde las velocidades del viento son bajas y las cargas estructurales también son relativamente pequeñas. El segundo objetivo, en la región 3, con velocidades de viento altas y con un crecimiento dramático de las estructurales, es limitar dichas cargas pero manteniendo la producción de potencia eléctrica, por lo que es necesario limitar la potencia a un valor nominal. Si se superan las velocidades de viento de la región 3, el sistema hará un paro forzado de la máquina, protegiéndola de cargas aerodinámicas excesivamente altas que puedan generar daño a los equipos y a las personas.

La curva del coeficiente de potencia representa el desempeño de la turbina eólica para la extracción de la máxima potencia. Para cada valor de la relación de velocidad de punta (\lambda) existe un valor máximo de Cp . Cuando la velocidad del viento cambia, \lambda varía y para mantener el coeficiente de potencia en su valor óptimo es necesario variar el ángulo de paso \beta, éste es el principio fundamente para el control de la potencia de los SCEE.

Básicamente, hay dos formas de limitar la potencia de salida cuando la velocidad del viento es la nominal o cuando está por encima de ella.

La primera forma, conocida como regulación por pérdida de sustentación (stall regulation), se da aumentando el ángulo de ataque de modo que el flujo de aire se separe del perfil aerodinámico del aspa en el lado de succión. La regulación por stall puede ser pasiva o activa; pasiva, las aspas son fijas y se diseñan para que cuando la velocidad del viento alcance la nominal, el flujo de aire se desprenda de la cara contra el viento; activa, cuando se giran las aspas del rotor de tal forma que aumente el ángulo de ataque.

La segunda forma es conocida como regulación por cambio en el ángulo de paso (pitch regulation) que se presenta cuando se giran las aspas de tal forma que el ángulo de ataque disminuya.

Los SCEE, dependiendo de su construcción tienen diferentes lazos de control. Entre los más importantes se encuentran: el control del cambio del ángulo de paso, utilizado para regular la potencia de salida en la velocidad de viento nominal o por encima de ella y para seguir una curva de potencia predefinida en el arranque o paro de la máquina; el control del torque del generador, que sirve para la regulación de la velocidad rotacional de los SCEE de velocidad variable; y el control de orientación (yaw control), el cual permite encontrar la dirección en donde la velocidad del viento es máxima.


Ángulo de paso (pitch angle): Es el ángulo que se forma entre el plano de rotación del rotor y la cuerda del perfil aerodinámico del aspa.

Ángulo de ataque (attacl angle): Es el ángulo que se forma entre la línea que lleva la dirección de la velocidad relativa del viento y la cuerda del perfil aerodinámico del aspa.

Coeficiente de potencia: Es la relación entre la potencia mecánica extraída del aire y la potencia eólica disponible.

Cuerda del perfil aerodinámico: Es la línea recta que une el borde de salida del perfil con el punto más lejano a éste en el borde de ataque del aspa.

Relación de velocidad de punta (Tip speed ratio): Es la relación entre la velocidad lineal en la punta del aspa y la velocidad del viento perpendicular al plano de rotación.

Sustentación (Lift): Es un concepto aerodinámico que describe la fuerza que sostiene en vuelo a las aeronaves y que se representa cuando el flujo del aire, ó viento para los SCEEE, es laminar y se adhiere tanto a la capa superior como  a la inferior del perfil aerodinámico.

Pérdida de sustentación (Stall): Se da cuando el flujo de aire o viento en el perfil aerodinámico deja de ser laminar al aumentar el ángulo de ataque, disminuyendo la potencia del rotor.

SCEE de velocidad constante: Son las máquinas que tienen generadores conectados directamente a la red eléctrica y por tanto la frecuencia de la red limita su velocidad de rotación. Generan cargas dinámicas robustas.

SCEE de velocidad variable: En los sistemas de velocidad variable, la velocidad de rotación de la turbina cambia continuamente con la velocidad del viento y requiere un conversor electrónico de potencia para convertir la potencia de frecuencia variable a la frecuencia constante de la red eléctrica.


Explico en forma genérica de que elementos se compone un sistema de conversión de energía eólica (SCEE):

Un generador eólico o aerogenerador es un equipo que capta la energía cinética del viento convirtiéndola en energía eléctrica. A continuación las partes más importantes de un SCEEE.

Rotor: Es el que transforma la energia cinética del viento en la energía mecánica que se utiliza para impulsar el generador elécrico. Se compone de aspas o palas (blades), el cubo (hub) en donde se ensamblan las aspas, y la nariz, que es la punta frontal en forma de cono, y que se utiliza para evitar turbulencias en el centro del rotor.

Sistema de transmisión mecánica: Está compuesto del eje principal o eje de baja velocidad, la caja de engranajes, y el eje de alta velocidad. El eje principal es el que transmite el torque aerodinámico del rotor al sistema del generador. La caja de engranajes (gear box) es la que convierte la velocidad del rotor que es baja, a una velocidad alta para que un generador convencional pueda producir electricidad. El eje de alta velocidad es el que le entrega la potencia mecánica al generador directamente.

Generador eléctrico: Es el encargado de convertir la energía mecánica en energía eléctrica. En los SCEE se han utilizado tanto generadores asíncronos como síncronos.

Sistema de orientación: El sistema de orientación está compuesto generalmente por un servomecanismo que gira la góndola en la dirección del viento sensada por una veleta.

Sistema de control: Está compuesto por sensores, actuadores y un controlador principal que tiene diferentes funciones: regulación de potencia, control de la velocidad, control de voltaje, arranque y paro de la máquina, orientación de la turbina, control de otras variables como son la temperatura y vibración.

Sistema de seguridad: El sistema de seguridad generalmente tiene como función llevar al aerogenerador a una condición segura y estable, para las personas y para el mismo equipo. Se compone de los sistemas de frenado, sistemas de detección de altas temperaturas, presiones y vibraciones.

Góndola (canelle): Es la cápsula o encerramiento que protege al generador, a los sistemas de transmisión y orientación y a otros componentes. Se acopla a la torre y al rotor.

Torre: Es el soporte de la góndola y del rotor, es de diseño robusto para soportar toda la dinámica de la turbina eólica.

Los componentes de un generador eólico se muestran a continuación en la siguiente figura:


ASAMBLEA NACIONAL DE RECTORES

COMISIÓN DE COORDINACIÓN INTERUNIVERSITARIA

V  CONCURSO NACIONAL DE TESIS DE POSGRADO DE MAESTRÍA Y DOCTORADO

PREMIO ANR – 2011

MAESTRÍA

CIENCIAS

Primer puesto

Nombre:  MG. JORGE LUIS MÍREZ TARRILLO

Título: Simulación de una Microgrid de voltaje continuo/ alterno alimentado con fuentes solar, eólica, baterías y convencional

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Agradezco a la Asamblea Nacional de Rectores por tal reconocimiento.

“La ceremonia de premiación se llevará a cabo el día jueves 15 de diciembre de 2011 a las 10 am, en la sala N° 2 del auditorio;  y en caso de que  no lleguen las tarjetas de invitación por temas del currier, ustedes pueden venir con sus familiares y amigos”, es lo que han escrito los organizadores, quedan invitados.

La dirección es:

ASAMBLEA NACIONAL DE RECTORES
COMISIÓN DE COORDINACIÓN INTERUNIVERSITARIA
Calle Aldabas Nº337
Las Gardenias – Surco
Lima – 33-Perú

Como referencia queda cerca a la Universidad Ricardo Palma, y, cerca a la intersección de la Vía de Evitamiento con la Av Benavides (Surco)…

Pueden visitar: http://www.anr.edu.pe


Lo habíamos mencionado en las entradas iniciales de este blog sobre el “air mass ratio” que en el figura se conoce el “m”… y depende de la relación de la longitud de la trayectoria que traza un rayo de sol dentro de la atmósfera y la longitud mínima que se tiene en forma vertical dentro de la atmósfera. Se asume que la superficie es plana. Se esto sale el AM1.0, el AM1.5 , AM0 y casos semejantes que lo hemos simulado en Matlab/Simulink.


La función de densidad de probabilidad de Weibell es una expresión que contiene un parámetro “k”  denominado parámetro de forma y un parámetro “c” denominado parámetro de escala.

En cierto valores como k=2 y c=8, la curva que se obtiene una curva que se asemeja mucho a las curvas encontradas con valores reales de viento (medidas discretas), entonces a esta curva que describe un comportamiento semejante a la velocidad de viento de la zona se le denomina: función de densidad de probabilidad de Rayleigh. Con la función de Rayleigh adecuadamente calculada para describir el viento en la zona de estudio, se puede obtener la velocidad promedio mediante la integración de la velocidad de viento por la función de densidad de probabilidad encontrada y con unos cálculos adicionales se puede llegar a encontrar una equivalencia entre el parámetro “c” y la velocidad promedio de viento.

La gráfica muestra como varia la función de densidad de probabilidad de Rayleigh si varía el parámetro “c”, en donde, altos valores de “c” corresponden a altos valores de velocidad de viento.


Hola mis estimados visitantes, estamos iniciando el mes de Julio 2011 y bueno un descanso me di estas semanas. Sin embargo, aca les tengo algo mas de información sobre renovables, y es una comparación del consumo de energía que se tiene al año, mas lo que se puede producir a partir de otras fuentes convencionales y renovables por año.

Considera y mira bien la figura que lo que son fuentes convencionales, hay un dato adicional que son las reservas que existen de petroleo, carbon y gas, se puede ver el tiempo que resta para que se agoten. Sin embargo en el caso de las renovables se puede apreciar que existe una ENORME cantidad de energía disponible para utilizar. La mala espina de todo esto, es que se nos haya bendido la idea de que esas cosas no la podemos implementar y es bueno que cada país, grande o pequeño, hagan iniciativas de implementación de renovables pero ya no a modo de prueba demostrativa que indica si ello es posible… ya está mas que demostrado que no nos queda otra que implementar renovables y los grandes países lo estan haciendo… entonces no nos queda otra que implementar en la medida que se pueda la generación con fuentes renovables.

Espero que os sirva para sus mejor comprensión del tema y por favor les pido hagan la difusión respectiva del blog… escríbanse para que puedan recibir cada entrada en su email y también los que desean via Facebook, Yahoo Messenger, Hotmail Live, Linkedin y Twitter puede también seguirme. No olviden que ofrezco asesoria y orientación vía online internet… gracias


Algunas personas recordarán que en su niñez lograron jugar al juego de las cometas… y ese principio lo han usado para crear esto lo que han llamado: kite wind generator, que en términos de nuestro idioma sería: generación por cometas eólicas (salvo mejor traducción a algun visitante). Como funciona ?

Pues la cometa tiene un ángulo de inclinación que le permite crear mayor o menor fuerza sobre el cable o hilo, este cable se une a un mecanismo para poder crear un movimiento rotacional que se aprovechable por un generador eléctrico, y el sistema debe ser tal que permita la continuidad de giro rotacional con el ascenso y descenso de la cometa. Quiere decir, que colocan la cometa con un ángulo que crea mucha fuerza y el cable enrollado se suelta, una vez acabado la cantidad disponible de cable, se cambia el ángulo para que se inicie a enrollar de nuevo el cable… depende del mecanismo se puede obtener mejores o menores índices de eficiencia.

Esto es buen tema para ser desarrollado en Matlab/Simulink… la parte norte de Europa tiene varios reportes experimentales sobre este caso que iremos colocando en siguientes blogs.