Proyecto Final

5/14/2018 Proyecto Final - slidepdf.com

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HOMER SIMULACIÓN DE DISEÑOS PARA SISTEMAS HIBRIDOS

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UNIVERSIDAD POLITECNICA DEL ESTADO DE

GUERRERO

INGENIERIA EN ENERGÍA

Simulación y Dimensionado de Sistemas Híbridos

AUTORES:

Ulises Iván Batalla Nolasco

Amílcar Reyes Roldan

Martin Bahena Barrera

Erick A. Damacio Bahena

Julio C. Barrera Filguera

Francisco Romero García

Norman Mondragón Tavira

III CUATRIMESTRE

GRUPO 308

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Taxco, Guerrero, México a 03 de Agosto de 2011

ÍNDICE

TEMA Pág.

I.- Resumen………………………………………………………………... 3

II.- Introducción………………………………………………………….... 4

III.- Metodología……………………………………………………………7

IV.- Resultados…………………………………………………………….. 21

V.- Conclusiones…………………………………………………………… 31

VI.- Recomendaciones……………………………………………………... 32

VII.- Bibliografía……………………………………………………………33




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RESUMEN

n el presente trabajo se propone la utilización del programa HOMER (Hibrid Optimization

Model for Electric Renewables) para la simulación del funcionamiento y el estudioeconómico de diferentes alternativas de suministro eléctrico, optimizando la solucióntradicional con la incorporación de energías alternativas ó renovables, contribuyendo en la

reducción de la contaminación del medio ambiente.

Se realizó una simulación en el software libre HOMER de tipo 2.68 Beta para el análisis de diseñosdimensionados de diferentes tipos de sistemas híbridos. En este caso se hiso un diseño y control desistema hibrido (Eólico-Fotovoltaico-Diesel) con almacenamiento en baterías. Este sistema esautónomo, estará aislado a la red eléctrica.

Se realizaron cálculos para el lugar de referencia, donde la demanda de consumo por día es de 10

kWh/d y con un requerimiento de 1.6 kW de energía en horas pico. Para dichos cálculos seutilizaron datos de medición del lugar arrojando como resultado una serie de sistemas híbridosóptimos para alcanzar la energía requerida. Los datos fueron el recurso eólico: la medición delviento tiene un promedio anual de 5.67 m/s con una altitud sobre el nivel del mar de 20 m y elanemómetro a una altura de 10 m, el recurso solar: se tomo en cuenta los índices de claridad porcada mes dando como resultado un promedio de 0.557, datos de radiación diaria con un promedio alaño de 5.58 kWh/m2 /d. Por último se tomaron en cuenta los precios del combustible de 0.2, 0.4 y0.5 dólares por litro ($/ L).

Como resultados se tuvo una serie de sistemas híbridos con características diferentes que dependende la velocidad del viento y el precio del combustible:

Cuando la velocidad del viento se encuentra a un aproximado de 3 m/s a 4.5 m/s y el preciodel combustible es de 0.2 $/L A 0.8 $/L, el sistema hibrido óptimo para instalar en ese lugares: Fotovoltaico-Generador (Gasolina) con almacenamiento en baterías.Cuando la velocidad del viento es de 3.5 m/s a 6.3 m/s y el combustible esta con precio de0.3 $/L a 0.8 $/L aproximadamente, el sistemas más optimo para utilizar es: Eólico-Fotovoltaico-Generador(Gasolina) con almacenamiento en bateríasCuando la velocidad del viento esta aproximadamente a 4.6 m/s a 7 m/s y el precio dlcombustible es de 0.2 $/L a 0.8 $/L, el sistema que resulta mejor opción es: Eólico-Generador (Gasolina) con almacenamiento en baterías.

Nota: estos resultados son aproximados, para tener mejores características de los sistemas parainstalar revise la grafica de tipos de sistemas óptimos que se encuentra abajo.

Palabras Clave: energía eólica, aerogenerador, sistema hibrido, fotovoltaico, almacenamientoen baterías, diesel, simulación de sistemas, dimensionado, sistemas autónomos.

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INTRODUCCIÓN

e denominan sistemas híbridos de generación de energía eléctrica, basados en

fuentes renovables, a los sistemas que disponen de una o más fuentes renovables(solar, fotovoltaica, eólica, mini hidráulica, biogás o biomasa) y que también pueden

disponer de fuentes no renovables (como por ejemplo generador Diesel). [1]

Estos sistemas pueden estar aislados o conectados a la red eléctrica. En este trabajo deinvestigación se han considerados los sistemas aislados de la red aunque también se hatenido en cuenta la posibilidad de vender energía eléctrica a la red.

Los sistemas híbridos pueden incluir los siguientes componentes:

Generador fotovoltaico Aerogeneradores eólicos

Turbina hidráulica Generador AC Banco de baterías electroquímicas

Electrolizador Pila de combustible

Inversor (DC/AC) Rectificador (AC/DC) Regulador de carga de las baterías

Las cargas demandas de consumo energético del sistema pueden ser:

Cargas eléctricas DC Cargas eléctricas AC Cargas de hidrogeno Cargas de bombeo de agua.[1]

México es un país en el que actualmente existen comunidades donde el suministro eléctricose proporciona solamente por unas cuantas horas al día por medio de generadores diesel,

por lo que sus aplicaciones y actividades productivas son muy limitadas. [2]

La electrificación de zonas remotas se realiza tradicionalmente mediante dos alternativas laextensión de la red eléctrica, o la incorporación de generadores diesel mediante grupos demediana o pequeña potencia. En áreas de difícil acceso, ambas opciones pueden ser muycostosas. El suministro de combustible suele ser poco confiable, y los costos altamentedependientes del precio del petróleo. Por su parte, la red eléctrica no siempre está lo

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suficientemente cerca como para que su extensión pueda pueda ser viable. Los sistemasaislados que usan energías renovables son una opción emergente y técnicamente confiablepara la provisión de energía en estos casos. Además del adecuado desempeño demostradoen una solución de estos problemas, la tecnología involucrada presenta un inmejorablepotencial para la incorporación de energías alternativas bajo la forma de energíadistribuida. [3]

La disponibilidad de herramientas de simulación gratuitas para sistemas híbridos, comosoftware HOMER Y HYBRID2 de NREL, ha permitido mejorar mucho el proceso dediseño, otorgando la posibilidad de consideras alternativas y estimar su comportamientoantes de realizar adquisiciones de equipos. Por los objetivos del presente trabajo resultomás adecuado el HOMER dado que enfatiza aspectos de intercambio de potencia, deenergía y consideraciones de costo.

HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables): Es un programa deoptimización gratuito desarrollado por el laboratorio nacional de energía renovable de losEstados Unidos (NERL), y es utilizado ampliamente para la evaluación económica yambiental de los sistemas eléctricos que utilizan múltiples fuentes de generación, y queson comúnmente designados como “sistemas híbridos” El programa identifica el sistema de

mínimo costo de un conjunto de alternativas posibles, simulando el comportamientohorario del sistema a lo largo del año, y clasificando las soluciones en orden creciente decosto actual neto para el ciclo de vida de la instalación. [3]

En algunos trabajos sean demostrado la viabilidad económica de los sistemas híbridos parala suministración de energía eléctrica a núcleos aislados a la red, especialmente a zonasremotas de difícil acceso. Por ejemplo en [Gutiérrez Vera (1992)] se estudian y comparandiferentes opciones para electrificar comunidades aisladas de México, considerando tantosistemas centralizados como distribuidos, que se hacen uso de generadores Diesel,Fotovoltaico, Eólico y de sistemas híbridos obteniendo como resultado que los sistemasmás apropiados técnica y económicamente para las comunidades típicas aisladas deMéxico son sistemas híbridos Fotovoltaico-Diesel con almacenamiento en baterías y, enalgunos casos incluyendo también aerogeneradores. En otro trabajo [Wichert (1997)] seestudian sistemas híbridos de generación eléctrica basados en fuentes renovables,concluyendo que estos son una alternativa viable a la red eléctrica convencional y alsuministro de energía basado en combustibles fósiles en zonas alejadas a la red eléctrica.




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Los objetivos de este trabajo de investigación son los siguientes:

1) Disminuir la contaminación ambiental utilizando los recursos renovables (eólico,fotovoltaico, hidroeléctrico, etc.) en lugar de los convencionales (recursos fósiles).

2) Estudiar las ventajas económicas y ambientales de los sistemas híbridos frente asistemas convencionales, así como los distintos métodos de optimización de estossistemas.

3) Sistematizar los cálculos meteorológicos horarios (irradiación, viento, caudal) apartir de datos mensuales.

4) Diseñar e implementar un método de simulación, a lo largo de un año, delcomportamiento de los sistemas híbridos.

5)

Aplicar la herramienta de diseño desarrollada al estudio de varios casos obteniendolas correspondientes conclusiones.

6) Satisfacer la demanda energética que los usuarios requieren al día para susnecesidades.




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METODOLOGÍA

na vez concluida la revisión de las herramientas de cómputo, se procedió a

conformar una metodología que involucrara el software evaluado, mediante pasosestablecidos con base en el análisis habitualmente realizado para el diseño,desarrollo y pruebas experimentales, así como también el análisis de factibilidad técnica yeconómica de proyectos de esta naturaleza.

Se concibió como el objetivo principal en el desarrollo de la presente metodología, lasistematización de una serie de pasos por módulos que conlleven al diseño ydimensionamiento de un sistema híbrido para electrificación rural, considerando comopremisas tener un rendimiento óptimo y funcional. Dentro de la serie de pasos principalespara el establecimiento de una metodología, queda implícita la aplicación de los paquetesde cómputo en el módulo correspondiente; se tiene así la estructura siguiente:

Módulo 1. Información • Conocer las necesidades de electrificación. • Obtener de alguna fuente o generar información de los recursos energéticos aplicables. • Procesamiento de la información. • Visitas de campo para la obtención de información de proyecto.• Cálculo de las necesidades de energía. • Obtención de costos de componentes de sistemas de electrificación rural. • Diseño preliminar de las instalaciones necesarias.

Módulo 2. Ejecución de programas (software)

• Análisis de sensibilidad de costos. Obtención de costos nivelados de energía(utilización de HOMER).• Simulación preliminar del sistema. Obtención de la configuración óptima (utilización de HOMER).

Equipamiento considerado:

Paneles fotovoltaicos: Con potencia de 1, 2, 3, 4 y 5 kW (corriente directa) cada uno. Aerogenerador: Tipo de turbina BWCX.1 (3) con potencia nominal de 1.24 kW (11 m/s)

de corriente directa. Baterías: Tipo Trojan L16P con voltaje nominal de 6 V y una capacidad nominal de 360

Ah (2.16 kWh).

Convertidor: Con tamaño de 0, 1, 2, 3 y 4 kW. Generador: Con combustible gasolina, con tamaño de 0, y 2.6 kW. Radiación solar y velocidad del viento: Distribución típica del lugar en cuestión.

Dado el objetivo que se persigue para el análisis económico, se mantendrán constantes loselementos relacionados con tecnologías de paneles, aerogeneradores y otros componentes.

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Al ejecutar el programa HOMER lo primero que se debe seleccionar son los componentesque van a integrar nuestro sistema. Esto se hará dando clip add/remove equipment toconsider (agregar /quitar equipo a considerar ) donde nos dará una lista de componentes a

seleccionar, una vez ya seleccionados los componentes, el programa mostrara un diagramacon todo los componentes seleccionados, es importante seleccionar la opción comparestand-alone system to grip extension (comparar el sistema autónomo de extension de la red)como se muestra en la figura.

1.- Selección de los componentes

2.- Diagrama de los componentes que integran nuestro sistema.




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Introducimos los datos obtenidos en el lugar de estudio para cada componente del sistema:

Primary Load (Carga Primaria)

Se elige un tipo de carga (AC), introducimos 24 valores horarios en la tabla de carga eintroducimos un promedio anual escalado (10). Cada uno de los valores de la tabla de cargaes el promedio de la demanda eléctrica por una hora al día.

NOTA: HOMER replica este perfil durante todo el año a menos que defina meses odiferentes tipos de día. Para los cálculos HOMER utiliza los datos de escala: los datos dereferencia aumentan o disminuyen el valor promedio anual escalado.

3.- Carga primaria

Se generaron 3 tipos de gráficas:

1.1 Perfil diario




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La gráfica representa el perfil diario de la demanda de energía (kW) por cada hora aldía.Se observa que en la hora que mayor demanda hay es a las 18:00 (6 pm) con 1.2 kW yla menor es las 01:00 (1 am) con 0.1 kW.

1.2 Cosumo de energia por hora de cada mes

La gráfica representa el consumo de energía (kW) de cada hora del día en un intervalo de12 meses. Resultó que en las horas de 00:00 a 18:00 en los meses se usa un promedio de0.4 kW a 0.8 kW y de 1.2 kW a 1.6 kW se usan en las 19:00 a 20:00 hrs.

1.3 Perfil estacional anual

La gráfica representa el perfil estacional anual de consumo de energía. Te indica losmaimos y minimos consumos diarios de los mese, el mes con mayor cusumo es abril con1.3 kW.

PV ( Sistema Fotovoltaico)

Introducimos al menos un tamaño (1) y el valor de costo capital ($7,000) yreemplazamiento ($6,000) en la tabla de costos, operación y mantenimiento (0 $/yr).

Incluimos, los tamaños a considerar fueron 0, 1, 2, 3, 4 y 5 (kW). Sus propiedades son: Corriente Directa ( DC) Tiempo de vida de 25 años Factor de reducción del 90% Pendiente de 48° dada por HOMER Azimut de 0° Baja Reflectancia del 20%




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1.4 Curva de costo del PV

La gráfica representa la curva del costo capital y de reemplazamiento de los tamañosintroducidos. Los costos son diferentes para cada caso, un ejemplo seria para un tamaño de3 kW su costo capital será de $21,000 y su costo de reemplazamiento de $18,000.

Wind Turbine (Sistema eólico - Aerogenerador)

Se eligió un tipo de turbina eólica (BWCXL. 1 (3)), al menos un tamaño a considerar en latabla de costos (1), el valor de costo capital ($3,900) y el costo de reemplazamiento($3,900), operación y mantenimiento (100 $/yr). Incluimos, los tamaños a considerarfueron 0, 1 y 2 (kW).

Sus propiedades son: Potencia nominal 1.24 kW Corriente directa (DC)




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Tiempo de vida 20 años Altura del buje 10 m

Se generaron dos graficas:

1.5 Curva de potencia del Aerogenerador.

Esta gráfica representa la curva de potencia (kW) que alcanza el aerogenerador conrespecto a la velocidad del viento: V inicial (0m/s y su potencia de 0 kW), V nominal (13m/s y su potencia de 1.25 kW) y V salida (21 m/s y potencia de 0.88 kW).




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1.6 Curva de costo capital y reemplazamiento.

Esta gráfica representa la curva del costo capital y de reemplazamiento de los tamañosintroducidos del aerogenerador. Los costos son los mismos para ambos caso como ejemplopara una cantidad de 2 aerogeneradores su costo será de $7,800.

Battery (Batería)

Se eligió un tipo de batería (Trojan L16P), al menos un tamaño a considerar en la tabla decosto (1), el valor del costo capital ($220) y de reemplazamiento ($220), operación ymantenimiento (4 $/yr). Los tamaños a considerar fueron 0, 6, 12, 18, 24, 32 y 40.

Sus propiedades son:

Voltaje nominal 6 V Capacidad nominal 360 Ah (2.16 kWh) Tiempo de vida de 1075 kWh




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Se generó una gráfica:

1.7 Curva de costo y reemplazamiento de la batería.

Esta gráfica representa la curva de costo capital y de reemplazamiento de la batería de lostamaños incluidos. Observar que el costo capital y de reemplazamiento es el mismo, y para

una cantidad por ejemplo de 30 baterías su costo será de $6,600 aproximadamente.

Converter (Convertidor)

El convertidor requerido para el sistema pude ser de corriente directa a corriente alterna ovice-versa. Un convertidor puede invertir (DC/AC) o rectificar (AC/DC). Introducir por lomenos un costo capital (1), costo capital ($750) y de reemplazamiento ($750), operación ymantenimiento (0 $/yr) en la tabla de costos. Los tamaños a considerar 0, 1, 2, 3, 4 kW.


Invertidor: tiempo de vida 15 años Eficiencia 90% Rectificador: capacidad relativa a invertir 75% Eficiencia 85%




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1.8 Curva de costo capital y reemplazamiento del convertidor.

La gráfica representa la curva de costo capital y de reemplazamiento de los tamañosintroducidos del convertidor. Tener en cuenta que el costo capital es idéntico al dereemplazamiento. Ejemplo: para un convertidor de tamaño de 4 kW su costo capital y de

reemplazamiento será $3,000. Generator (Generador Diesel)

Escogimos un combustible (Gasolina), por lo menos escribir un tamaño (2.6), el valor decosto capital ($900), reemplazamiento ($900) y operación y mantenimiento (0.04 $/yr) enla tabla de costos. Los tamaños a considerar son 0 y 2.6 kW.


Corriente alterna AC Tiempo de vida 5000 h

Mínima carga de razón 20%

Notar que se puede elegir el combustible (diesel, etanol, metanol, gas natural, propano yalmacenamiento de hidrógeno) mas óptimo para el sistema híbrido.




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Se genero una gráfica:

1.9 Curva de rendimiento de la gasolina.


Esta gráfica representa la curva de costo (kW) capital y dereemplazamiento del generador de los tamaños incluidos. Elcosto capital es el mismo que el de reemplazamiento, para el

tamaño de generador de 2.6 kW aproximadamente su costo seráde $900.

2.0 Curva de costo capital y reemplazamiento del generador.




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Después de introducir las variables a los componentes del sistema resultó el enlazamiento de estépor medio de flechas:

Se tendrán que enlazar por medio de , como semuestra en la figura.

Una vez concluido con los componentes del sistema se paso a la opción de recursos para ingresarlas variables y el programa realice los cálculos.

Solar Resource (Recurso Solar)

HOMER utiliza las aportaciones de recursos solares para la potencia FV para cada hora del año. Seintrodujo la latitud (40°,0’ al norte), y un valor medio diario de radiación (4.000 kWh/m2 /d) o uníndice de claridad promedio (0.572) de cada mes. HOMER utiliza el valor latitud para el cálculo dela radiación media diaria del índice de claridad y viceversa.




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2.1 Radiación Global Horizontal.

La gráfica representa la radiación global horizontal, la radiación diaria (kWh/m2 /d) y elíndice de claridad que hay en un intervalo de un año. Se pude observar que el mes en dondeexiste mayor radiación es junio y julio (6.9 kWh/m2 /d) y donde existe mayor índice declaridad es entre julio agosto y septiembre (0.6).

Wind Resource (Recurso del Viento)

HOMER utiliza insumos de recursos eólicos para calcular la potencia de la turbina deviento en cada hora del año. Introducimos la velocidad de viento de cada mes queobtuvimos en las mediciones. Para los caculos, HOMER utiliza los datos de escala: losdatos de referencia aumenta o disminuye el valor promedio anual escalado. Los parámetrosavanzados le permiten controlar la forma en HOMER y genera 8760 valores horarios apartir de 12 valores mensuales que se anotaron en la tabla.

Parámetros:

Altitud sobre el nivel del mar 0 m

Altura del anemómetro 20 m




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2.2 Recurso eólico de cada mes.

Esta gráfica representa el recurso eólico (m/s) que existirá en un intervalo de un año. Endonde nos dice que el mes con mas recurso es enero (7.7 m/s) y el mes con menor recursoserá julio (4.2 m/s).




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Combustible (Gasolina)

Y para finalizar la metodología se introdujo el precio del combustible (Gasolina) de 0.2,

0.4, 0.6, 0.8 ($/L).




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RESULTADOS

Módulo 3. Resultados

Presentación del anteproyecto

n este último módulo se describe un anteproyecto completo con su análisis técnico yeconómico, listo para desarrollar un proyecto ejecutivo y posteriormente establecerlos convenios para su desarrollo y operación.

Una vez que todas las variables están introducidas, se procede a calcular en el HOMER,arrojando una serie de sistemas híbridos con características de precio, viento, tipos desistemas, etc.

Resultados de Sensibilidad

Como podemos observar ordena los sistemas híbridos de menor velocidad de viento amayor, te explica más detalladamente los sistemas más óptimos para utilizar de pendiendode la variable combustible y velocidad del viento.

Ejemplo: Cuando la velocidad del viento es de 6 m/s y el precio del combustible es 0.8 $/L,el sistema con mejor condición de instalar es Fotovoltaico-Aerogenerador-Generador conalmacenamiento en baterías.

Otra información que brinda la tabla anterior es la cantidad de componentes que se debeninstalar, en el ejemplo anterior se deberá instalar PV (1kW), 1 aerogenerador, generador(2.6 kW), 12 baterías y convertidores (2kW). Entre otras cosas.

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También el HOMER calculó para cada velocidad del viento y precio del combustible, quecomponentes para los sistemas híbridos serán los mejores en resultados de optimización.

Resultados de Optimización

Los sistemas están ordenados del mas económico al más caro, esto quiere decir que siemprela opción que cuesta menos es el más optimo para ser instalado en el lugar (siempre será el

primero de la lista).

En la tabla anterior se utilizaron valores de 5 m/s y precio de Gasolina de 0.6 $/L y comoresultado arrojó una serie de combinaciones para formar sistemas óptimos. Notara que siqueremos calcular para otra velocidad de viento y otro precio del combustible solo abrir labarra deslizadora que se observa en la tabla Wind Speed (m/s) y Gasoline Price ($/L).

Al dar clic en cualquier conjunto de sistemas podremos observar lo siguiente:

Ejemplo: si se escoge el primer sistema hibrido donde la velocidad del viento es de 3 m/s yel precio del combustible es 0.2 $/L (recordar que podemos cambiar la velocidad del vientoy el precio de la gasolina según los tamaños que se consideraron) obtendremos una gráficadonde podemos observar el resumen de costo, la producción de electricidad, producciones

de los componentes, emisiones, datos por hora.




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o Resumen de Costos

Te muestra la arquitectura del sistema:

1) Generador de 2.6 Kw Total NPC: $ 21,6982) 12 Baterías Trojan L16P Costo nivelado COE: $0.557/kWh3) Invertidor de 2 Kw Costo de operación: $1,560/yr4) Rectificador de 1.5 kW5) Ciclo de carga

Puedes ver la grafica por categoría ó por tipo de costo.

Tipo de Costo:

2.3 Costo actual neto de los componentes




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La gráfica representa cada barra a un componente de los cuales el generador es el quemayor costo actual neto contiene ($11,500) y el convertidor es el que tiene menos ($2,000)

Esto quiere decir que para este sistema, el generador es el más caro, le sigue la batería y alúltimo el convertidor como se muestra en la tabla de arriba con todos los gastos incluidos.Ahora también lo podemos observar por tipo de costo:

2.4 Costo actual neto por tipo

En la gráfica anterior se puede ver que el tipo de costo que se gasta más es el dereemplazamiento con $10,270 y el que gasta menos es el salvamento con un $-313.

o Producción de electricidad

Una producción del generador de 4,940 kWh/yr (100%) para un consumo que demanda elusuario en la carga primaria con corriente alterna de 3,650 kWh/yr (100%). Un exceso deelectricidad de 0.0000741 kWh/yr, sin cargas eléctricas no satisfechas ni capacidad deescasez.




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2.5 Producción mensual promedio de electricidad.

Esta gráfica muestra con exactitud la producción de electricidad en cada mes, de 0.0 kW a0.6 kW. El mes de agosto es en donde se necesito mas electricidad con un aproximado de0.59988 kW y mayo fue el mes que utilizó menos electricidad con 0.52 kWaproximadamente.

o Componentes del sistema

GENERADOR

2.6 Salida del generador (kW) por hora del día.




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BATERÍA

2.7 Histograma de Frecuencias del estado de carga.

2.8 Estadísticas mensuales.

2.9 Estado de la carga del banco de baterías.

De 00:00 a las 06:00 horas la carga de energía que existe en las baterías es de 72% a 86% yde 07:00 en a 23:00 disminuye aproximándose a un 52%a 64%.




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o CONVERTIDOR

3.0 Salida del Inversor en kW por hora del día.

Se observa que la mayoría de salida es de 0.14 kW a 0.56 kW de las 00:00 a 18:00 horas,de las 18:00 a 19:00 horas solo hay un pequeño aumento de 1.12 kW aproximadamente.

3.1 Salida del Rectificador en kW por hora del día.

De 00:00 a 2:00 horas se aproxima a 1.40 kW, de 2:00 a 18:00 existe un 0.00 kW a 0.14kW, a las 18:00 horas hay un incremento máximo de 0.90 kW a 0.98 kW, de igual manerade las 19:00 regresa a 1.40 kW.




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o RED

3. 2 Costo de electrificación por extensión de Km.

Punto de equilibrio de la distancia de la extensión de la red es de 1.78 Km.

La gráfica nos arrojó que por ejemplo para 0.5 Km de distancia de la extensión de red sucosto total neto presente es de aproximadamente $9,000. También se tiene otra line de color

anaranjado que representa el costo neto del sistema autónomo que para 0.0 Km a 2.5 Kmsiempre será el mismos con $22,000. Donde se cruzan estas dos líneas es el punto deequilibrio de la distancia de la extensión de la red.

o EMISIONES

También puedes ver los datos por hora del sistema seleccionado. Recordar que los datosque se revisaron anteriormente son solo del sistema que se selecciono, en este caso fue elprimero que salió en la lista de optimización de resultados y por lo tanto el mas óptimo ausar.




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También HOMER grafica los resultados de sensibilidad:

Como se observa en la grafica, los diferentes sistemas híbridos están marcados con coloresdiferentes. La gráfica representa para cada valor del viento y combustible cual sistema es elmás eficiente para ser instalado.

Generador, con almacenamiento en baterías.

Fotovoltaico-Generador, con almacenamiento en baterías.

Eólico-Fotovoltaico-Generador, con almacenamiento en baterías.

Eólico-Generador, con almacenamiento en baterías.

Se puede obtenerresultados más

exactos con tansolo dar clic enalgún punto de lagráfica.




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Al dar clic en un punto en especifico es abrirá una ventana como la que se muestra en elejemplo anterior. Como se observa en la figura se escogió un punto donde la velocidad delviento es de 4.80 m/s y el costo de combustible es de 0.674 $/L.

Otra importante información que muestra son los tipos de sistema que según su costo totalactual neto, están ordenados de menor costo a mayor. También muestra más combinacionesde sistemas que en la gráfica no se pueden observar.

Con esto se concluye los resultados de toda la evolución para la simulación delfuncionamiento y el estudio económico de diferentes alternativas de suministro eléctrico,optimizando la solución tradicional con la incorporación de energías alternativas.




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CONCLUCIONES

na parte importante de la demanda eléctrica en baja potencia, para regiones aisladaspuede ser cubierta por el uso de sistemas híbridos (Eólico-Fotovoltaico-Diesel)para carga de baterías. Estos sistemas aseguran, con un adecuado diseño, un

suministro continuo de energía eléctrica de calidad aceptable. Sin embargo, es precisorealizar un adecuado dimensionamiento del sistema teniendo en cuenta la variabilidadestacional del viento, expresada a través de promedios reducidos en invierno y condicionesmás favorables en verano. La utilización de herramientas de simulación gratuitas como elHOMER resulta un auxiliar adecuado para optimizar este tipo de sistemas.

En los sistemas híbridos, dadas las múltiples soluciones energéticas y las diferencias entre

las calidades de cada una, para una comparación económica justa, resulta importanteconsiderar similares calidades. La simulación de múltiples soluciones resulta, con relativasimplicidad, mediante el uso de programas preparados para esos fines, un recurso útil parael análisis de los sistemas híbridos.

Para el ejemplo analizado, se ha obtenido una solución de mínimo costo en la energía($/kWh), pero debe concluirse que es sólo para las condiciones específicas de este ejemplo,pues variaciones en las fuentes energéticas o los precios de los equipos pueden darresultados diferentes.Entonces el sistema óptimo para ser instalado en el lugar según la variable viento y preciodel combustible es:

Cuando la velocidad del viento esta de 3 m/s a 4.6 m/s y el precio del combustiblees de 0.2 $/L el mejor sistema para seleccionar el Generador con almacenamiento enbaterías.Cuando la velocidad del viento se encuentra a un aproximado de 3 m/s a 4.5 m/s y el preciodel combustible es de 0.2 $/L A 0.8 $/L, el sistema hibrido óptimo para instalar en ese lugares: Fotovoltaico-Generador (Gasolina) con almacenamiento en baterías.Cuando la velocidad del viento es de 3.5 m/s a 6.3 m/s y el combustible esta con precio de0.3 $/L a 0.8 $/L aproximadamente, el sistemas más optimo para utilizar es: Eólico-Fotovoltaico-Generador(Gasolina) con almacenamiento en bateríasCuando la velocidad del viento esta aproximadamente a 4.6 m/s a 7 m/s y el precio dl

combustible es de 0.2 $/L a 0.8 $/L, el sistema que resulta mejor opción es: Eólico-Generador (Gasolina) con almacenamiento en baterías.

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RECOMENDACIONES

a metodología de trabajo expuesta estará en constante proceso de revisión, ya que essusceptible de actualizarse o adaptarse según las necesidades de quien la aplique.

Para un mejor análisis de sistemas es necesario tomar en cuenta que los datos que seintroduzcan en el programa (HOMER) sean precisos y que tengan por lo menos un año deevaluación esto con el fin que la optimización del sistema sean las más adecuadas.

Familiarizarse con el programa, hacer diferentes proyectos, practicar, entender los procesosdel programa, y saber que significa cada calculo (gráficas, tablas, etc.)

Es importante cerciorarse que una vez ya introducidos los datos en el programa HOMER

estos sean los correctos, si el programa no calcula o te marca errores, seguir lasinstrucciones que te aparecen. Posiblemente tengas que poner mayor cantidad de tamaños aconsiderar o escoger otro tipo de componente.

Por falta de tiempo este trabajo no está al 100% el desarrollo de la explicación, pero seintento enseñar lo más básico y fácil, para que los usuarios lo comprendan.

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BIBLIOGRAFÍA

[1] http://task18b.hidrogenoaragon.org/docs/TesisRodolfo.pdf [2] AVIA ARANDA, FÉLIX. Principios de conversión de la energía eólica .

CIEMAT, Madrid, España, 1994.

[3] www.cad.cnea.gov.ar/ieds/hyfusen_2011/.../casarotto_c_f_18_037.pdf

http://task18b.hidrogenoaragon.org/docs/TesisRodolfo.pdf

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