Experimentos

Proyecto de Aula

Participación de la Demanda y redes inteligentes

Juan Aristizabal1, Gina Sánchez2, Jessica Vivas3

1 Universidad Jorge Tadeo Lozano, Facultad de Ciencias Naturales e Ingeniería, Departamento de Ingeniería. Cra 4 N° 22-61 Bogotá, Colombia.

Demand participation and Smart Grids

Punto 1

Cuadro de Cargas residencias (Usuario 1, 2, 3)

Para el cuadro de cargas de las residencias y zonas comunes de la edificación cada tipo de carga se determinó en función del área de cada residencia, aplicando lo que establece la norma NTC en el artículo 220-32, con el fin de evaluar la demanda diversificada y seleccionar adecuadamente el tipo de transformador. Para la evaluación de la demanda se empleó como apoyo  un simulador (ilustración 4) de cargas residenciales [1] para determinar en promedio en un hogar de estrato 4 el valor de la energía consumida al mes en un solo apartamento y con la sumatoria de cargas tanto en la edificación como en las zonas comunes como medio para calcular la energía total de todos los apartamentos para cada usuario, y así seleccionar adecuadamente el tipo de fuente renovable a emplear.

TABLAS Y PARAMETROS DE DEMANDA A CALCULAR DEL USUARIO 1

Ilustración 1. Cuadro de cargas Usuario 1[pic 1]

Ilustración 2. Evaluación de Potencia y demanda de Autoabastecimiento[pic 2][pic 3]

Ilustración 3. Tabla del diseño del transformador

Ilustración 4. Total consumo mensual de energía

De la misma manera se aplica para Usuarios 2 y 3 que son residenciales.

Cuadro de Cargas Sector Comercial (Usuario 4)

Ilustración 5. Cuadro de cargas para Usuario 4

El cuadro de cargas para el usuario 4 se determinó por 4 esenciales puntos que debe tener: Un sistema de Iluminación, unas motobombas [2], un sistema de aire acondicionado, cargas de tomas y un sistema anti-incendios. A partir de esto se realiza una sumatoria de cargas de esos 5 elementos que debe tener una compañía comercial para evaluar la carga máxima de la demanda y por ende establecer las fuentes energéticas empleadas para el auto abastecimiento (Microturbina- Eolica (Aerogenerador).

Cuadro de Cargas Industrial – Sector cafetero (Usuario 5)

Ilustración 6. Cuadro de cargas (Sector cafetero)

En el sector cafetero hay gran variedad de equipos de producción lo cuales representan un mayor consumo energético en esta industria (4), para este sector las fuentes renovables que pueden emplearse son (la microturbina-fotovoltaica).

Se podría decir, que para cada uno de los sistemas usados en los tres diferentes sectores, se puede catalogar como un sistema híbrido a razón de mejorar la eficiencia energética, además podría controlar las decaídas energéticas de los sistemas renovables a causa de la variación del clima. A continuación se describe:

PCH:

• El uso de PCH con derivación tiene un mínimo impacto ambiental a comparación con el causado por un proyecto de autorregulación o aquellos sistemas que unan presa.
• En Colombia se tiene mayor posibilidad a  usar este tipo de energía gracias a gran cantidad de agua del país.

ENERGÍA SOLAR:

• El uso de baterías grandes de placa plana pueden abastecer gran variedad de usuarios comerciales, además de hospitales.
• El aire obtenido puede ser usado como un residuo el cual es usado para secar productos agrícolas mucho más rápido.

ENERGÍA EÓLICA:

• Es la que más tiene crecimiento en el mundo.
• Pueden ser sistemas independientes.
• Produce miles de Megavatios.
• Es la más viable en el sector económico.

Punto 2

Potencial energético de Bogotá.

En Colombia  existe un importante potencial para el desarrollo de energías alternativas renovables, gracias a sus recursos naturales ubicación y versatilidad geográfica. Así que Bogotá no sería la excepción,  aunque no posee un recurso solar abundante, dispone de un promedio de radiación solar anual superior al existente en Alemania y otros países europeos donde la energía proveniente del sol se aprovecha en gran escala y en donde las variaciones de radiación mensual, debido a la presencia de estaciones climáticas, son mucho más acentuadas.  La ciudad  es apta para  implementar sistemas fotovoltaicos interconectados.[pic 4]

Según los datos reportados por la UPME y el IDEAM Bogotá presenta un promedio anual de tres a cuatro horas de sol al día y teniendo en cuentas sus coordenadas geografías presenta en promedio una radiación diaria horizontal de 5.79  kWh/m2/d  según la base de datos ATMOSFHRIC SCIENCE DATA CENTER  de la NASA.[pic 5]

Aprovechando este recurso solar, una de las características más importantes de Bogotá en lo que se refiere al diseño de sistemas fotovoltaicos, es la gran estabilidad que existe  al interior de cada uno de los estratos socioeconómicos residenciales en los consumos de energía mensuales a lo largo del año según un estudio del recurso solar en Bogotá desarrollador por la universidad distrital Francisco Jose de Caldas  junto a la universidad nacional. Esta propiedad, junto a la ausencia de tormentas de arena o de nieve que pudieran bloquear los paneles solares por prolongados periodos de tiempo, facilita enormemente el dimensionamiento de los sistemas fotovoltaicos interconectados.

Por otro lado la pluviosidad en Bogotá es considerable para el desarrollo de nuevas tecnologías alternativas y el mantenimiento de hidroeléctricas siendo la fuente de energía mayoritaria para el país. Las precipitaciones anuales varían entre los 500 y 1.300 milímetros de agua. Un aguacero típico en la capital puede durar entre 2 y 3 horas

Este nivel de pluviosidad varia dentro de la ciudad algunos estudios desarrollados demuestran que en el norte de la ciudad la precipitación es superior así como en el centro, analizado desde la calle 26 a la 92, entre la avenida Circunvalar y la avenida Caracas, las lluvias suelen ser menos intensas, pero duran más. Pueden caer durante cuatro horas continuas. En algunos sectores del sur se considera que las temperaturas son mayores y las precipitaciones inferiores.

Ilustración 3 precipitación promedio anual para Bogotá

(1 mm de precipitación es la lámina que alcanzaría un litro de agua sobre una superficie de un metro cuadrado, sin que se evapore o percole)

Otro recurso de gran importancia en el país es el aire, el viento es producido por su movimiento, este recurso inagotable nos da la posibilidad de producir energía mediante una tecnología eólica, Bogotá presenta una velocidad de viento promedio anual sectorizada entre 1- 2 m/s ,2- 2.5 m/s  , 2.5 – 3 m/s , aunque esta velocidad no es comparable  con las de alguna zonas del país como la Guajira donde  esta fuente de energía  tiene un alto nivel de generación, hay una posibilidad de desarrollar algunos proyectos. [pic 6]

Sistemas de autoabastecimiento [pic 7]

JUSTIFICACION DE LOS SISTEMAS

• La Descripción del sistema energético se lleva a cabo por medio de una serie de diagramas de clases, cada diagrama contiene los aspectos más relevantes del sistema de energía adoptado (anexo ) programas UML

Residencial

Y el diagrama de procesos para energía con PCH y Microturbinas:

Funcionamiento del sistema PCH

Secuencia del sistema con microturbinas.

Comercial

Ilustración 6 diagrama de clases sistema energético de autoabastecimiento para usuario comercial

Industrial

Ilustración 7diagrama de clases sistema energético de autoabastecimiento para usuario industrial

• Funcionamiento de la solucion energética: para cada tecnología usada el funcionamiento es descrito mediante un diagrama de secuencia que permite comprender el orden y la labor  de los principales componentes del sistema. (anexo)

MICROTURBINA

Ilustración 8 diagrama de secuencias funcionamiento de microturbina

EOLICA

Ilustración 9diagrama de secuencias funcionamiento de sistema eólico

SOLAR

Ilustración 10 9diagrama de secuencias funcionamiento de sistema SOLAR pv

PROVEEDORES

Algunos proveedores energía PCH:

Tabla 1. Proveedores PCH

TABLA 2. Proveedores Microturbina y Panel Solar

...