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1 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
Estudio de viabilidad para implementar energías
renovables a través de microrredes en los pueblos
del Pirineo. David Chinarro,
Vicedecano de investigación de la Escuela Politécnica Superior,
de la Universidad San Jorge
2 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
• Internet de las cosas
• Aplicaciones móviles
• Realidad Aumentada
• Automatización industrial
• Sistemas biomecánicos
• Multiagentes
• Smart Cities
Escuela Politécnica Superior
3 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
Programa CTP
Socios del proyecto
Comunidad de Trabajo de los Pirineos
de la Comunidad Europea
Ejecución: 1-01-12 – 15-11-2013
Socios del proyecto:
• Universidad de San Jorge (líder del proyecto),
• Universidad del País Vasco,
• Universidad Politécnica de Cataluña,
• Ecole Supérieure des Technologies
Industrielles Avancées de Bidart,
• Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tarbes,
Tecnalia (Euskadi),
• JEMA (Euskadi),
• LOREKI (Aquitaine),
• IMS (Aquitaine)
• INYCOM (Aragón).
4 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
Justificación
4
Áreas rurales capaces de
autogestionar parte de su
energía, con estricto respeto al
medio ambiente.
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Objetivos
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Metodología.
O E C
Comité Medioambiental
Comité Técnico
Comité de Transferencia
Comité Social
GEOGRÁFICA TRANSPIRENAICA
TE
MÁ
TIC
A
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Applied Electronics Research Team
EUSKADI.
Comité Técnico.
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Microrredes
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Uso de convertidores de
potencia
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Modelo de control de la
microrred
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Toma de datos
o Valle de Salazar (Navarra)
• Ezcároz • Ustés
o Chalets d’Iraty (Francia)
Se ha registrado el consumo eléctrico local y la velocidad del viento.
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Microrred
experimental
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Chalets del
Valle del Irati
AQUITANIA. ESTIA (Bidart)
Situado en una zona
boscosa del Pirineo
occidental, su
principal
actividad es el
turismo.
→ 40 chalets – 313
plazas en total.
→ 20 000 personas
por año.
Investigadores: • STEPHANE KRECKELBERGH • AITOR ETXEBERRIA
14 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
• Medidas cada 10 minutos obtenidas de ERDF: consumo
eléctrico real de los chalets.
• Medidas de potencia activa realizadas en dos postes de
transformación: Hegui-Xuri y Bagargi.
CONSUMO
Perfiles de consumo. consumidores industriales o residenciales, periodos vacacionales o escolares, etc
Regresión lineal múltiple par arecuperar datos perdidos
15 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
2400 toneladas en Irati. El tipo de madera: haya (fagus sylvatica). Densidad energética de 2kWh/kg ( humedad del 50%). Seleccionada tecnología de gasificación para generar electricidad a partir de la madera: • Los gasificadores son especialmente interesantes para instalaciones de baja potencia (10-100kW); • Su rendimiento eléctrico es de alrededor 20%; • La gasificación permite eliminar los contaminantes del combustible y reducir las emisiones en comparación con el método de combustión directa. Los gasificadores generan el syngas como salida: • Su poder calorífico es de 5-6 MJ/kg.
BIOMASA
16 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
MICRORRED
03/05/2013
ESTIA - Transfer Committee
La arquitectura utilizada es la
siguiente:
• La red eléctrica de ERDF.
• Un gasificador.
• Una carga que simula el
consumo del transformador
de Bagargi.
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17 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
• En HOMER se diseña un sistema con un generador de biomasa de 60 kW.
• Se ha simulado el sistema durante veinte años. • Financiación del 70 % para el coste de instalación del generador de
biomasa.
• Condiciones de funcionamiento: Invierno. • Precio de electricidad generada por la biomasa es de 4.34 c€/kWh,. • Los resultados económicos del proyecto demuestran que en veinte años el
total del valor actual neto para el generador de biomasa es de 328 k€. • Si se utilizara solamente la red eléctrica para satisfacer la demanda
energética de los chalets de Irati, el total del valor actual neto sería de 332 k€.
SIMULACIÓN
Por tanto, el uso de un generador de biomasa permitiría generar una parte de la
energía eléctrica utilizando los recursos renovables locales mientras el coste sería ligeramente inferior en comparación con el caso en el que se utilizase solamente
la red eléctrica.
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Josep Pou Dr. Ingeniero industrial Convertidores de potencia, energías renovables, transmisión HVDC
Gabriel Capellà Ingeniero industrial Paralelización de convertidores de potencia
Antoni Arias Dr. Ingeniero industrial Sistemas de velocidad variable, convertidores de potencia
Carles Jaén Dr. Ingeniero industrial Sistemas fotovoltaicos, seguidores solares
Jordi Zaragoza Dr. Automática y electrónica industrial Convertidores de control de potencia
Carme Hervada Dra. en Física Física medioambiental y geoestadística
Ricard Picas Ingeniero en Automática y Electrónica Industrial Convertidores de potencia multinivel
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Comité técnico (1)
Optimización del control de convertidores DC/DC boost en paralelo
Esquema
Plataforma experimental
Para paneles solares
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Comité técnico (2)
Conexión en paralelo de ramas en un inversor
Modulador entrelazado con portadora única
(esquema de una fase)
Prototipo de laboratorio
Reparto equilibrado de corrientes de rama
Load
Inductors
Inverter
Power
supply
Dspace
1103
interface
Sensor board
DC capacitors
PWM
Out
vcarr
Zone
Pinpointing
Code
Sequencer
Shifter
Rescaler
(Inverter)
Zone
Comparator
Level
ClampingComparatorvrefax
Mux
Up Down
zrefax
v’refax
zcarrx
Raw
PWM
PWM unit
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Comité técnico (3)
Convertidor multinivel (MMC)
Esquema
Para transportar la energía eléctrica con más eficiencia en distancias largas
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Comité ambiental (1)
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• Sant Pau de Segúries (Ripollès)
– Población 699 (2008)
- Actualmente dispone de un generador hidroeléctrico, se pide si es viable o recomendable apoyar con paneles solares para suplir épocas de sequía o paradas de mantenimiento
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Comité ambiental (2)
• Optimización de sistemas de generación distribuida y también contempla la conexión a una red externa.
• Contempla distintas opciones tecnológicas y da su viabilidad económica y técnica.
• Permite múltiples fuentes de energía, de carga y de sistemas de almacenaje.
Programa de simulación: Homer Energy Software
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Comité ambiental (3)
Microred (hidrogenerador) conectada a la red (situación actual)
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Comité ambiental (4)
Microred híbrida (hidroeléctrica-solar) conectada a la red
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Comité ambiental (5)
- Comparación de consumos entre la situación actual y la red híbrida
La configuración híbrida permite un ahorro del 1% en el consumo de energía de la red
27 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
MIDI-PYRÉNÉES
ENIT (Tarbes)
• Encontrar un compromiso entre la necesidad de la energía renovable y su impacto medioambiental, estudiar la demanda energética de la región, y estudiar los impactos medioambientales de cada tecnología relativa a la producción de energía.
• Elaborar y realizar una encuesta para obtener la opinión de la población afectada por una posible implantación de microrredes dentro de su municipio.
28 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
Energía Renovable
Hidráulica. Hay muchas instalaciones hidroeléctricas en el Departamento de Hautes-Pyrénées en comparación a los otros departamentos del suroeste de Francia, sin embargo, estas instalaciones son la mayoría de pequeño tamaño. Eólica. No hay viento en el Departamento de Hautes-Pyrénées, esto sugiere que la legislación y las distintas asociaciones para la defensa del medio ambiente hacen que la instalación de este tipo de tecnología sea complicada en los Pirineos. Solar. Hay un gran potencial solar en los Hautes-Pyrénées, pero la legislación dificulta el desarrollo de la tecnología fotovoltaica en el macizo montañoso.
29 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
Encuesta
La primera parte de la encuesta define el perfil de la persona que responde al cuestionario y así poder obtener resultados de acuerdo con una serie de parámetros que se relacionan con el entrevistado, como edad, categoría socio profesional o la ciudad donde vive. La segunda parte permite establecer el grado de conocimiento de la persona en energía renovable y también su interés hacia ella. .
Se realizó una encuesta, que pretendía estudiar: • La aceptación de la implantación de las energías renovables. • El grado de conocimiento del medio ambiente. • Los tipos de generación de energía utilizados en el municipio.
30 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
Encuesta
• La población encuestada cree que el mayor obstáculo de la instalación de micro redes es el aspecto financiero. (¿Debido a la crisis?)
• También señala como un freno a la implantación de estos sistemas el aspecto tecnológico y administrativo (¿Necesidad de información?)
31 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
ARAGÓN.
USJ
El conjunto histórico-artístico de San Juan de la Peña en el Pirineo Aragonés, es un reto para una tecnología, que, sin dejar de prestar su servicio, debe condicionar sus instalaciones a un espacio ecológico, artístico y paisajístico singular. PASAR INADVERTIDA y pervasiva.
Situado en 42° 30' 30"N 0° 39' 59" O. Se ha comenzado por un estudio ambiental, seguido por el análisis de las alternativas energéticas renovables.
32 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
Estudio ambiental y de
eficiencia energética
Medidas para disminuir el impacto ambiental de las actividades desarrolladas en San Juan de la Peña, en cuanto a toxicidad, reciclados, control y racionalización del consumo de agua, elaboración de compost, y campañas de concienciación para los usuarios. Ahorro energético y medidas de eficiencia, se establecen las siguientes pautas orientativas que refuerzan las ya existentes:
• Instalar más detectores de presencia • Utilizar sensores lumínicos y programación horaria • Replantear los puntos de iluminación de emergencia establecidos • Revisión de los equipos electrónicos carentes de protectores
contra sobretensiones. • Sistema domótico para crear diferentes escenas de iluminación en
función de estancias. • La aplicación informática para el control del consumo eléctrico
debe tener un control más detallado por instalaciones y los resultados deben guardarse automáticamente con una frecuencia al menos horaria
33 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
Meso-escala del modelo MM5
Retícula para meso-escala del modelo MM5 sobre las zonas a estudiar. En iconos está representado los casos de estudio en San Juan de la Peña, valle del Irati y pueblos de Lérida y Gerona
34 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
RADIACIÖN SOLAR
Datos del modelo MM5 meso-escalado
Datos de la estación
35 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
Meso-escal del modelo MM5
Modelo histórico ampliado, basado en meso-escalas del MM5, corregida por datos observados en el la estación meteorológica de San Juan de la Peña. Se indica una tendencia incremental de la radiación solar en ese periodo de unos 5 w/m2
36 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
Meso-escal del modelo MM5
Sólo se dispone de datos de consumo por meses. La empresa INOVA INGENIEROS, facilita algunos periodos de información diaria y horaria. Esto permite realizar balance entre la energía potencialmente disponible y la carga de las instalaciones.
Es el consumo en las instalaciones en el periodo considerado. Energía fotovoltaica potencial disponible para un conjunto de 400 m2 de módulos solares, con una eficiencia de 18 % y ángulo de seguimiento fijo. En esas condiciones, la energía solar cubriría un 85 % de la demanda.
37 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
Instalación de paneles
fotovoltaicos
Cubierta del Centro de Interpretación de San Juan de la Peña donde se instalarían los paneles fotovoltaicos.
Siguiente paso.: • Diseño de la microrred. • Amortizaciones • Predicciones de
disponibilidad energética.
En resumen, se pueden replantear las instalaciones energéticas que dan servicio a edificios sensibles desde el punto de vista arquitectónico y medioambiental, con recursos fotovoltaicos solares cubriendo una demanda eléctrica de cerca el 90% y una amortización menor de nueve años.
38 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
Energías renovables
Yeb Sano, delegado de Filipinas ante la
conferencia de la ONU en Varsovia, dijo
conteniendo las lágrimas:
• «Paren esta locura»,
• «Mi pueblo se niega a aceptar que hagan
falta 30 o 40 cumbres para solucionar el
problema del cambio climático».
39 Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013
RURALGRID está para demostrar que las fronteras
son translúcidas a las soluciones técnicas, que la
investigación no tiene confines geográficos y que
la vecindad nos sirve, ante todo, para aunar
esfuerzos ante una problemática común.