Análisis y simulación de una fuente de generación de energía eléctrica intermitente conectada a un sistema de potencia

 

DIRECTOR: Prof. Jorge Fernando Gutiérrez  Gómez

 

FINANCIADOR: DIE - FIA - DIMA - UNAL

 

FECHAS

          APROBACIÓN: 19 de septiembre de 2013 

          INICIO: 22 de julio de 2014

          FINALIZACIÓN: 25 de agosto de 2016 

 

RESUMEN

La continua demanda de electricidad y la escasez futura de recursos energéticos convencionales como el petróleo y el gas natural, hace que muchos países hagan considerables inversiones en el desarrollo de tecnologías que usen energías renovables, dentro de las energías renovables se destaca la eólica y la solar, las cuales se caracterizan por su intermitencia y por su elevado costo de inversión inicial. Debido a estas realidades es pertinente el estudio de las energías renovables, sus aplicaciones y desarrollos aplicados a los sistemas de transporte de energía eléctrica. Actualmente solo se cuenta en Colombia con un parque eólico en operación con una capacidad de 19,5 MW, ubicado en Jepírachi en el departamento de la Guajira. Este proyecto piloto ha servido para hacer diversos estudios y análisis la viabilidad de proyectos similares en Colombia. En la propuesta de este trabajo se busca modelar una fuente de generación intermitente de naturaleza eólica conectada al sistema de potencia y el impacto que causará ante corto-circuitos. Se revisarán los modelos clásicos de generación a partir de generadores de inducción y se hará una revisión de modelos alternativos propuestos en la literatura recientemente.

 

PRODUCTOS

1. Tesis de maestría: "Comparación del modelo mejorado de redes de secuencia para estudios de cortocircuito en generadores de inducción frente al modelo clásico de redes de secuencia" (Ver y descargar)

Estudiante: Jamer Arley González Vásquez

Director: Jorge Fernando Gutiérrez Gómez

Coordinadora: Belizza Janet Ruiz Mendoza

Fecha de sustentación: 23 de mayo 2016

2. Ponencia: "Comparison between the improved sequence network model of wind turbines and the classical model based on sequence networks for short-circuit studies" (Ver y descargar)

Estudiante: Jamer Arley González Vásquez

Director: Jorge Fernando Gutiérrez Gómez

Evento: Powertech Eindhoven 2015

Lugar: Eindhoven - Países Bajos

Fecha: 29 de junio - 2 de julio de 2015

Indicadores de sustentabilidad para el sector energético colombiano

 

DIRECTOR: Prof. Belizza Janet Ruiz Mendoza

 

FINANCIADOR: DIE - FIA - DIMA - UNAL

 

FECHAS

APROBACIÓN: 19 de septiembre de 2013 

INICIO: 15 de mayo de 2014

FINALIZACIÓN: 15 de febrero de 2015

NOTA: de este proyecto se derivaron otras actividades de investigción que están en ejecución

RESUMEN

Desde 1993, con el Sistema Nacional Ambiental del que otrora fuera el Ministerio de Medio Ambiente, se han creado metodologías para calcular indicadores de sustentabilidad en Colombia. Esos indicadores han sido enfocados en las dimensiones social y ambiental para actividades productivas relacionadas con el sector agropecuario, marítimo y manufacturero. El sector energético, objeto de estudio en este proyecto, ha sido poco analizado desde la perspectiva de la sustentabilidad en Colombia, a nivel regional se destacó la iniciativa de la CEPAL y a nivel mundial existen números estudios sobre el tema. Por las similitudes entre países de la región, la propuesta de investigación partió del estudio que realizó la CEPAL, que, si bien es una herramienta útil para comprender la trayectoria de la sustentabilidad energética colombiana, debe ser adecuada según las condiciones económicas, ambientales, sociales y políticas características de la dinámica interna de los últimos años. Aunque la financiación del proyecto ya finalizó, este tema ha incentivado a estudiantes de posgrado que desean continuar investigando sobre indicadores de sustentabilidad energética desde perspectiva de la economía de la energía. Hasta el momento se tienen un cálculo de los indicadores de sustentabilidad energética para Colombia en 1990 y 2010 que fue presentado en el Congreso Iberoamericano de energía en 2014, un borrador titulado Analysis of the energy demand and intensity in Colombia from 1990 to 2015, y otro borrador titulado Indicadores de sustentabilidad para el sector energético colombiano.

PRODUCTOS

1. Artículo: "Decomposition analysis for energy demand and intensity in colombia from 1990 to 2012"

Estatus: en revisión

2. Ponencia: "Indicadores de sustentabilidad para el sector energético colombiano" (Ver y descargar)

Estudiante: Juan Sebastián Echeverry Lotero

Directora: Belizza Janet Ruiz Mendoza

Evento: Congreso Iberoamericano de Energía

Lugar: Punta del Este - Uruguay

Fecha: 10 al 12 de noviembre de 2014

3. Ponencia: "Insertion of self-generators and distributed generators in the electricity market: Chilean and Argentine cases" (Ver y descargar)

Estudiante: Laura Sofía Hoyos Gómez

Directora: Belizza Janet Ruiz Mendoza

Evento: 5th Meeting of Latin American Energy Economics

Lugar: Medellín - Colombia

Fecha: 15 al 18 de marzo de 2015

Creación del laboratorio de energías renovables

 

DIRECTOR: Prof. Jorge Fernando Gutiérrez Gómez

EJECUTORA: Prof. Belizza Janet Ruiz Mendoza

 

FINANCIADOR: DIE - FIA - DIMA - UNAL

 

FECHAS

APROBACIÓN: 19 de septiembre de 2013 

INICIO: 15 de mayo de 2014

FINALIZACIÓN: 15 de febrero de 2015

NOTA: de este proyecto se derivaron otras actividades de investigción que están en ejecución

 

RESUMEN

El objetivo del proyecto consistió en crear el laboratorio de energías renovables en la Universidad Nacional de Colombia - Sede Manizales. Esta iniciativa empezó con la instalación de un sistema solar fotovoltaico de 1 kW, la emulación de un sistema eólico mediante el uso de motores de inducción y la construcción de un pequeño sistema hídrico. Posteriormente, el proyecto impulsó la creación del semillero de energías y la formulación de proyectos que se encuentran en ejecución.

 

PRODUCTOS

1. Artículo: "Characterization of a poly-crystaline silicon photovoltaic solar system in Manizales city (Colombia)"

Estatus: en ejecución

Autores: German Andrés Prada Gavilán, Belizza Janet Ruiz Mendoza

Diseño y construcción de controladores de cargas y generadores para el laboratorio de energías renovables

 

DIRECTOR: Prof. Nicolás Toro García

 

FINANCIADOR: DIE - FIA - DIMA - UNAL

 

FECHAS

APROBACIÓN: 19 de septiembre de 2013 

INICIO: 15 de mayo de 2014

FINALIZACIÓN: 15 de febrero de 2015

 

RESUMEN

El objetivo del proyecto consiste en apoyar la iniciación del laboratorio de energías renovables mediante la construcción de los sistemas de control y de conexión-desconexión de un sistema de generación eléctrica de inducción, un sistema solar fotovoltaico y de un sistema de cargas eléctricas, componentes principales de las microrredes, por parte de los estudiantes del curso de Sistemas Dinámicos y Control. Los esquemas de control de los recursos integrados en la microrred están basados en las características de error de seguimiento en cada uno de los dispositivos individuales con el fin de operar toda la microrred de una manera estable durante condiciones de funcionamiento nominales, así como durante condiciones transitorias. Existen niveles jerárquicos de control utilizados en las tecnologías de microrredes modernas. El nivel superior es la unidad central que proporciona la gestión técnica y económica de la microrred. Otros niveles son el control de la carga y el control de la micro fuente. Casi todas las micro fuentes están conectados al sistema a través de convertidores electrónicos de potencia, que se utilizan para controlar la potencia activa y reactiva a nivel local. El control de carga se consigue mediante la aplicación de categorías de carga y controla las cargas más importantes en estas categorías. Los convertidores electrónicos de potencia se usan para la transformación eficiente y el uso racional de la energía eléctrica. Se estima que el 90% de la energía eléctrica es procesada por medio de convertidores de potencia antes de su uso final. Los convertidores suministran tensiones de salida con niveles y frecuencias adecuadas a la microrred y se pueden adaptar tanto a los cambios de carga como a los cambios en la generación. Para un análisis completo de la operación y configuración de los diferentes convertidores se puede consultar. Los diferentes tipos de mecanismos de control de los convertidores se pueden clasificar en: * Control PQ: Es el control para inyectar potencia activa y reactiva controlada para el sistema. * Regulación de frecuencia: se refiere a la regulación de la frecuencia de la red en el sistema de potencia. * Control V/f : controla tanto la magnitud como la frecuencia de la tensión del sistema. En años recientes se han realizado diferentes investigaciones sobre la estructura, el control y la implementación de redes inteligentes en laboratorios. El concepto de las microrredes ha sido ampliamente desarrollado e implementado en países como E.U. Japón, Canadá, Italia y Alemania. Ésta es una actividad pedagógica que busca incentivar a los estudiantes en algunos de los campos de la ingeniería eléctrica a través del trabajo práctico; adicionalmente, se desea crear un semillero de investigación en el área de la Electrónica Industrial aplicada a las redes inteligentes, en el que se indague por diferentes tipos de convertidores de potencia conmutados con diversas estrategias de control para el accionamiento de interruptores de potencia a base de semiconductores. Las funciones de conmutación, resultado de las estrategias de control aplicadas, se realizarán con sistemas embebidos (Microcontrolados) basados en la filosofía de "HARDWARE ABIERTO" y software con licencia GNU. Esta actividad finalizaría con la entrega de los sistemas instalados.

PRODUCTOS

Proyectos 2013