Archive for the ‘Wind PV’ Category


Diapositivas de mi conferencia “Taller de Redacción y Elaboración de Papers” dictado en Pontificia Universidad Católica del Perú -PUCP en Lima, Perú; el miércoles 13 setiembre 2017 en el Facultad de Ciencias e Ingeniería, organizado por AIESEM. Van los JPG de las diapositivas.

El video lo pueden visualizar en mi fanpage http://www.facebook.com/jorgemirezperu o también a continuación:

 

 

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Mis alumnos y tesistas usualmente me han preguntado como llegar a hacer modelos de una máquina o sistema completo, es decir, de toda una instalación en general. Bueno algunas cosas a considerar les doy a continuación. En primer lugar usar un software de alto nivel, no es que vaya en contra del software libre, sino que estamos hablando a modo de usuarios como ingenieros y científicos que lo menos que deseamos es lidiar con el mismo software; en mi caso uso Matlab/Simulink. En segundo lugar es despiezar el sistema en sus principales componentes, todos ellos se pueden identificar pues utilizan un propio sistema de ecuaciones para ser descritos; por ejemplo: las ecuaciones de un motor eléctrico son diferentes a de una bomba de agua; aún así dentro de cada parte hay sub-partes a considerar dependiendo de la profundidad del problema que se desea abodar. Tercero: se debe comenzar a modelar ecuación por ecuación, sacando el máximo provecho a cada uno de ellas con diferentes valores de entrada y analizando los valores de salida (los resultados), poco a poco se irán simulando cada vez mas ecuaciones y así mismo se irá construyendo el criterio propio de análisis de los resultados para dicho problema. Cuarto: Una vez que se tiene ya varias ecuaciones de los componentes se da el gran paso que es integrar dichos modelos en modelos más grandes que describan los componentes o sistemas; esta integración es en parte todo un arte que se debe cultivar con práctica, paciencia y perseverancia a fin de que los modelos y simulaciones nos arrojen resultados predecibles y comprendibles en base a la experiencia anteriormente ya construída. Quinto: Teniendo ya los modelos de las cosas que deseabamos, un último toque es el “maquillaje” de los resultados, presentándolos lo más interesante y visiblemente adornados a fin de cautivar al público oyente o lector.

Los pasos descritos asumo por los comentarios que me han dado que es algo que casi todos los logramos entender, sin embargo, la principal dificultad radica en (i) el orden de ecuaciones a programar, (ii) la programación en sí de cómo le hago para que la computadora me dé lo que quiero ver y (iii) la integración de varios componentes – varios códigos o programas – en un sólo programa grande, lo cual es algo que puede causar muchas horas de intriga, pasión, duda y contradicción pero que tarde o temprano es un gran alivio y alegría poder lograrlo. Todo esto es como un gran rompecabezas en que hay que estar atento a solución lógica que se presenta ante nuestros ojos en medio del abanico de ecuaciones que tengan que simular.


Todo depende del problema que se desea resolver. Si tiene que ver con la capacidad que se puede generar para un sistema eléctrico, obviamente que cuenta la producción horaria si éste se realiza bajo el marco de tarifas fijas cada cierto extenso tiempo por ejemplo cada tres meses o meses. Sin embargo, si se tiene un mercado en que las tarifas cambia en períodos de tiempo menores a una hora, la toma de datos de velocidad de viento se tiene que hacer en menor tiempo para hacer seguimiento de la producción y predicción de la misma. Hay ya mercados que fijan precios cada 15 minutos.

Ahora si el tema de estudio son cuestiones de diseño y control de los mismos aerogeneradores, así como asegurar su fiabilidad mediante el monitoreo de su condicion de funcionamiento y esfuerzos al que está sometido, ya la toma de datos se hace en mucho menor tiempo, quizás fracciones de segundo en algunos casos en que se desea analizar determinados fenómenos físicos escenciales en los procesos transitorios, deformaciones, fatiga mecánica, etc. En resumen, pensar en analizar producción de energia eléctrico con datos de viento cada hora, pues bueno, eso todo el mundo lo hace, lo ha hecho y lo hará, es más ya hay software especializado para esto, por lo tanto, no es valor añadido a cualquier investigación excepto se haga en algún lugar remoto o con poca información que permita estudiar este tema. Los procesos de corto tiempo son más interesantes y estos pueden ser afrontamos desde lecturas cada mucho menor tiempo o desde la de gran período de tiempo… todo depende del arte de usar las matemáticas para con estos datos y de la programación en simulación.

Jorge Mírez – Servicios en Ingeniería y Educación. WebSite: http://www.geocities.ws/jorgemirez WhatsAap: (+51) 970030394 Sede: Lima, Perú (disponibilidad de ir a provincias y exterior).


Jorge Mírez Tarrillo_Publicidad-1

Meeting of Academics and Professionals / Encuentro de Académicos y Profesionales MAP Chota 2016. Miércoles 28 Dic 2016 (Wed, Dec 28, 2016). 14:00 h – 20:00 h. Lugar: Complejo Cultural “Akunta”. Chota, Perú.


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Se invita a todos los que desean participar como Ponentes de este Encuentro. Las reglas son:

  1. Las ponencias serán de al menos 15 minutos.

  2. Hay espacio para 24 ponencias de 15 minutos.

  3. Las ponencias serán transmitidas vía internet por dos canales de YouTube (uno en español y otro en inglés con traductor en vivo).

  4. Los ponentes enviarán hasta el 21 de diciembre sus ponencias y CV para ser colocados en el Programa del evento.

  5. El modelo del CV en formato Word está disponible en el siguiente link: https://jmirez.files.wordpress.com/2016/12/map-chota-2016_nombreyapellidoponente_cv.docx

  6. El modelo de la presentación en formato PPT está disponible en: https://jmirez.files.wordpress.com/2016/12/ppt_mar-chota-2016_autor.pptx

  7. Los archivo PPT y Word enviarlo a jmirez@uni.edu.pe


Motivación del Encuentro

Las fiestas de fin de año reúnen a la familia y amigos, para lo cual se da el retorno de estudiantes, académicos y profesionales desde sus centros de estudio, investigación y de trabajo a sus ciudades de origen (en los diferentes ciudades y pueblos a nivel nacional)  a pasarla en familia, con las amistades o simplemente es un tiempo de retorno a nuestros lugares de origen.

Este es un motivo especial para reunirnos para conocernos y compartir lo realizado durante el año mediante la conversación y ponencias tanto en lo académico y en las experiencias profesionales sean éstas realizadas en el sector público como privado.

Chota, la Atenas del Norte del Perú, se viste de gala al organizar el MAP Chota 2016 e invita a ser parte de este encuentro entre estudiantes de escuelas, colegios, pregrado y postgrado, académicos, profesores, padres de familia, investigadores, profesionales, organizaciones de base y sociedad en general  de fin de año 2016 y hacemos el llamado a todas las ciudades del Perú a que se realicen eventos similares, y hacemos extensivo también a todos los pueblos y ciudades de América Latina.

Durante el MAP Chota 2016 estamos organizando algunas actividades extras: como un compartir; feria tecnológica, artesanal y artística; exposición de fotografías y de libros.

Las seis horas que durará el evento quedará guardado en YouTube y la participación en el evento como Ponente o Asistente es totalmente libre y gratuito. Quedan todos invitados a participar.

Página Web del Encuentro http://jmirez.wixsite.com/mapchota2016


design-of-entire-system-microgrid-dc

Este es un esquema bastante interesante aunque no lo veo tan práctico, sin embargo, considero que el autor visualizó la idea de dos lugares diferentes con diferente potencial energético renovable en la misma área en que se implementa la microred. Hacia el lado izquierdo se visualiza turbinas eólicas como fuente de generación renovable y en la derecha se visualiza que son paneles solares. En ambos lados se tienen cargas AC y DC. El bus de la microred prácticamente está partido en dos. A ambos sub-bus se conectan con conversores AC/DC a un sólo bus o barra que viene a ser la del punto de común acoplamiento con la red eléctrica externa, a la que también está conectada un sistema de almacenamiento que da soporte a ambas partes de la microred. Existen también supercapacitores, pero considero que estos están más que todo por asuntos de mejorar la calidad de la energía eléctrica que por un respaldo en bloque de toda o parte de la microred.

Fuente: Wenchao Fan, Zaijun Wu, Xiaobo Dou et at “Design of a Microgrid with Low-Voltage Ride-Through Capability and Simulation Experiment”. Journal of Applied Mathematics, Vol.2014, Art. ID 324527


costo-referencial-de-la-energia-eolica-terrestre-y-la-escala-de-utilidad-pv

El viento y la energía solar fotovoltaica son actualmente las fuentes de electricidad de más rápido crecimiento a nivel mundial. En 2015, su generación adicional anual alcanzó más del 90% de la demanda incremental de electricidad. Entre 2008 y 2015, el coste medio del viento terrestre disminuyó en un 35% y el del PV solar en casi un 80% (ver Figura). La madurez tecnológica y los costes más bajos hacen que la energía eólica y solar sea una opción cada vez más atractiva para los responsables políticos que buscan cumplir los objetivos de la política energética, como mejorar la seguridad energética mediante la diversificación de la oferta, la reducción de la contaminación local y la reducción de las emisiones de CO2. Se espera que la energía eólica y solar contribuyan de manera decisiva a cumplir las ambiciones del Acuerdo de París. Su contribución a los sistemas de energía en todo el mundo está pasando rápidamente de marginal a general, incluso en los países emergentes y en desarrollo.

Fuente: International Energy Agency. “Next Generation Wind and Solar Power: From cost to value”. IEA Publications http://www.iea.org/. Paris October 2016.


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Enlace del libro (información, precio, compra): https://www.morebooks.de/store/es/book/introducci%C3%B3n-al-modelamiento-y-simulaci%C3%B3n-de-microredes-de-energ%C3%ADa/isbn/978-3-639-63529-4

Introducción al Modelamiento y Simulación de Microredes de Energía
Un acercamiento a los sistemas eléctricos del futuro mediante la ingeniería, física, matemática y programación
Editorial Académica Española (2016-10-25 )

ISBN-13:978-3-639-63529-4
ISBN-10:3639635299
EAN:9783639635294

Idioma del libro:
Notas y citas / Texto breve:

En el libro desarrollo el modelamiento y simulación de una microred (microgrid) de voltaje continuo/alterno alimentado con fuentes solar fotovoltaica, eólica, de almacenamiento, una red eléctrica convencional (red de empresa pública o privada de electricidad) y que posee además cargas eléctricas. En dicha microgrid se realiza la evaluación del comportamiento de los parámetros del sistema: voltaje, corriente, potencia y energía eléctrica, en condiciones normales de funcionamiento. Matlab/Simulink de MathWork Inc. es la herramienta de simulación usada y los códigos son dados en Anexos. El libro está pensando para un amplio círculo de lectores, entre: (a) estudiantes de pregrado y postgrado de diferentes carreras relacionadas a la temática de microgrids, energias renovables y energia en general, como son de ingeniería mecanica, eléctrica, electrónica y electromecanico; física, matemática, computacion, economía, entre otras; (b) empresarios y profesionales que desean especializarse o ampliar sus conocimientos en energías renovables y/o modelamiento matemático y simulación numérica; (c) autoridades y público en general interesados en temas de energía.
Editorial: Editorial Académica Española
Sitio web: https://www.eae-publishing.com
Por (autor): Jorge Luis Mírez Tarrillo
Número de páginas: 240
Publicado en: 2016-10-25
Categoría: Tecnología
Palabras clave: Energías renovables, Microred, Modelamiento y Simulación, sistema eléctrico, Matlab Simulink

(Dénle Me gusta en mi Fanpage personal: http://www.facebook.com/jorgemirez )


J991_Comparación entre la geotermia y otras Fuentes de Energía renovable

En anterior post se había tratado algo parecido con un indicador de o a 100 % de que tanto viable o no viable era tal o cual tecnología en un aspecto específico. En la presente figura pueden ser con un sí o un no (.). Todas las tecnologías son viables actualmente. Obviamente mientras que a mayor capacidad instalada los costos se reducen, el proyecto se hace más viable y los tiempos de inversión se acortan. Aclaro que procuro en éste blog pensar en producción de energía eléctrica en grande, es decir de varios MW o por decir varias decenas de MW o más, dado que eso es lo que pide el mercado eléctrico. Una microred por ejemplo es hasta 10 MW, la generación distribuida es de 50 MW y así por decirlo y hay más: centrales virtuales, smart grids, etc. En los conceptos de Ambiente y Disponibilidad, se tiene que analizar algunas tecnologías en base a las repercusiones del cambio climático en cada país y región dentro de cada país.


J990_Factores de capacidad de Planta para varios tipos de Energía Renovable

El factor de capacidad de planta es un parámetro importante dentro del estudio de una planta o central eléctrica. A veces puede tener un valor interesante desde el punto de vista de ingeniería, pero a los inversores no les gusta siempre, ellos desean tener los más altos valores en capacidad de planta, de esta manera la producción esta asegurada a cada vez más cerca a la capacidad instalada. La gráfica del presente post muestra un promedio de las capacidades de planta de diferentes centrales de generación eléctrica con tecnologías renovables (consideren que mi opinión es que el small hydro no es tecnologías renovables) y entre ellas lo que es geotérmica tiene un alto valor dado que el recurso siempre está disponible de ser explotado si es posible a su máxima capacidad. Algunos problemas con la obstrucción de ductos, formación de caliches, entre otras cosas son los que reducen en parte la capacidad de planta, pero esto frente a las demás tiene una gran diferencia. Si se ha implementado tecnologías como las PV y las eólicas que tienen una menor capacidad de planta, la geotérmica tiene la perspectiva de ser implementada a gran escala, pero seguro que para eso falta mejorar algunas tecnologías para que lo hagan más viable. En ello de hecho interviene la industria, universidades y centros de investigación que desean comprarse el lío de investigar y desarrollar tecnologías y materiales para hacer posible ello.


J989_Emisiones de CO2 en los ciclos de vida de las diferentes fuentes de energía

In the present post a comparasion has been development between differents energy sources: Coal, Oil Thermal, Single Cycle, Combined Cycle, Nuclear Power, Hydropower, Geothermal (my lecture interest in this days in this days), Solar PV Power and Windpower Plant. There is one cycle call “binary cicle” in Geothermal with minimum impacto in enviromental (cuasi zero CO2). Goethermal have a good potential in applications as heat and electric power generation. In Perú it have a promisore future and other countries too. Mathematical models and numerical simulations in Matlab/Simulink of this topic is of my interest.


J988_Comparación de generación de electricidad con Recursos Geotérmicos

En lo que son energías renovables hay diferentes tecnologías que permiten la generación de electricidad a partir de fuentes renovables. En la gráfica se muestra una comparación entre ellas, aunque sinceramente esto de las “Pequeñas Hidroeléctricas” no debería ser planteado como fuentes renovables, porque de hasta 20 MW ya involucra un cambio serio en el entorno medioambiental, hay que colocar un embalse y varias cosas más incluido la infraestructura y cambia el microclima local… Creo que lo colocaron para que digan: “estamos haciendo algo”… Bueno, hay calificativo de favorable y no favorable para los siguientes conceptos: Costos de generación; potencial técnico; desarrollo de la industria; estabilidad de la planta; factor de capacidad; potencial de uso combinado; emisiones de CO2 y uso de tierras.

Conferencia “Motivación en Ingeniería Mecánica Eléctrica, Biomédica y Espacial”. Ciclo de Charlas de Motivación – Lugar Polideportivo Colegio Nacional San Juan de Chota, Chota – Perú. Lunes 20 Junio 2016 – 9 am. Organiza: Promoción Bodas de Plata 1987-1991 “Horacio Zeballos Gamez” – CN San Juan de Chota (in spanish)


Wind PV BESS hybrid power generation system with large-scale battery energy storage station

The Figure shown an example of Wind PV BESS hybrid power generation system with large-scale battery energy storage station (it is in BESS – Battery Energy Storage Station). It is used for compensation of aleatory energy production from wind turbine or PV plant. This BESS have orden of MW’s both for charge/discharge process.

Source:
Xiangjun Li, Dong Hui and Xiaokang Lai “Battery Energy Storage Station (BESS) – Based Smoothing Control of Photovoltaic (PV) and Wind Power Generation Fluctuations”. IEEE Transactions on Sustainable Energy, Vol. 4, No. 2, April 2013.


Typical compensation system for renewable energy applications based on flywheel energy storage

There are two broad classes of flywheel-energy-storage technologies. One is a technology based on low-speed flywheels (up to 6000 r/min) with steel rotors and conventional bearings. The other one involves modern high-speed flywheel systems (up to 60 000 r/min) that are just becoming commercial and make use of advanced composite wheels that have much higher energy and power density than steel wheels. This technology requires ultralow friction bearing assemblies, such as magnetic bearings, and stimulates a research trend. Most applications of flywheels in the area of renewable energy delivery are based on a typical configuration where an electrical machine (i.e., high-speed synchronous machine or induction machine) drives a flywheel, and its electrical part is connected to the grid via a back-to-back converter, as shown in Figure. Such configuration requires an adequate control strategy to improve power smoothing. The basic operation could be summarized as follows. When there is excess in the generated power with respect to the demanded power, the difference is stored in the flywheel that is driven by the electrical machine operating as a motor. On the other hand, when a perturbation or a fluctuation in delivered power is detected in the loads, the electrical machine is driven by the flywheel and operates as a generator supplying needed extra energy. A typical control algorithm is a direct vector control with rotor-flux orientation and sensorless control using a model-reference-adaptive-system (MRAS) observer.

Source:
Juan Manuel Carrasco, Leopoldo García Franquelo, Jan T. Bialasiewicz, Eduardo Galván, Ramón C. Portillo Guisado, Ángeles Martín Prats, José Ignacio León and Narciso Moreno-Alfonso “Power-Electronic Systems for the Grid integration of Renewable Energy Sources: A Survey”. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 53, No. 4, August 2006


Variable-speed wind turbine with a hydrogen storage system and a fuel-cell system that reconverts hydrogen to electrical grid

As the wind penetration increases, the hydrogen options become most economical. Also, sales of hydrogen as a vehicle fuel are more lucrative than reconverting the hydrogen back into electricity. Industry is developing low-maintenance electrolysers to produce hydrogen fuel. Because these electrolysers require a constant minimum load, wind turbines must be integrated with grid or energy systems to provide power in the absence of wind.

Electrical energy could be produced and delivered to the grid from hydrogen by a fuel cell or a hydrogen combustion generator. The fuel cell produces power through a chemical reaction, and energy is released from the hydrogen when it reacts with the oxygen in the air. Also, wind electrolysis promises to establish new synergies in energy networks. It will be possible to gradually supply domestic-natural-gas infrastructures, as reserves diminish, by feeding hydrogen from grid-remote wind farms into natural-gas pipelines. The Figure shows a variable-speed wind turbine with a hydrogen storage system and a fuel cell system to reconvert the hydrogen to the electrical grid…

Source:
Juan Manuel Carrasco, Leopoldo García Franquelo, Jan T. Bialasiewicz, Eduardo Galván, Ramón C. Portillo Guisado, Ángeles Martín Prats, José Ignacio León and Narciso Moreno-Alfonso “Power-Electronic Systems for the Grid integration of Renewable Energy Sources: A Survey”. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 53, No. 4, August 2006


Five-level cascaded multilevel converter connected to a multipole low-speed wind-turbine generator

The use of low-speed permanent-magnet generators that have a large number of poles allows obtaining the dc sources from the multiple wounds of this electrical machine, as can be seen in Figure. In this case, the power-electronic building block (PEBB) can be composed of a rectifier, a dc link, and an H-bridge. Another possibility is to replace the rectifier by an additional H-bridge. The continuous reduction of the cost per kilowatt of PEBBs is making the multilevel cascaded topologies to be the most commonly used by the industrial solutions. This as one alternative to multinivel conversors.

Source:
Juan Manuel Carrasco, Leopoldo García Franquelo, Jan T. Bialasiewicz, Eduardo Galván, Ramón C. Portillo Guisado, Ángeles Martín Prats, José Ignacio León and Narciso Moreno-Alfonso “Power-Electronic Systems for the Grid integration of Renewable Energy Sources: A Survey”. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 53, No. 4, August 2006


Two HVDC transmission solutions_Classical LCC-based system with STATCOM and VSC-based system

Classical HVDC transmission systems [as shown in Figure (a)] are based on the current source converters with naturally commutated thyristors, which are the so-called linecommutated converters (LCCs). This name originates from the fact that the applied thyristors need an ac voltage source in order to commutate and thus only can transfer power between two active ac networks. They are, therefore, less useful in connection with the wind farms as the offshore ac grid needs to be powered up prior to a possible startup. A further disadvantage of LCC-based HVDC transmission systems is the lack of the possibility to provide an independent control of the active and reactive powers. Furthermore, they produce large amounts of harmonics, which make the use of large filters inevitable. Voltage-source converter (VSC)-based HVDC transmission systems are gaining more and more attention not only for the grid connection of large offshore wind farms. Figure (b) shows the schematic of a VSC-based HVDC transmission system

Source:
Juan Manuel Carrasco, Leopoldo García Franquelo, Jan T. Bialasiewicz, Eduardo Galván, Ramón C. Portillo Guisado, Ángeles Martín Prats, José Ignacio León and Narciso Moreno-Alfonso “Power-Electronic Systems for the Grid integration of Renewable Energy Sources: A Survey”. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 53, No. 4, August 2006