Control de un Sistema de Energa Hibrido Elico-Diesel para Estacin de Telecomunicaciones basado en Lgica Difusa

XXI Simposio Peruano de Energa Solar y del Ambiente (XXI- SPES), Piura, 10 -14.11.2014

Christian Rocca Martinez / crocca@cime.com.peHugo Rojas Espinoza / hrojas@cime.com.peJafett Vergara Prado / jvergara@cime.com.pe

Ubicacin Geogrfica

Lugar: Balneario Vesique

Distrito: Samanco

Provincia: Santa

Dpto: Huaraz

Vista Vesique

Site Vesique

Site Vesique

Vista del Site Antes de la ImplementacinTorre repetidora y celular existente

Equipamiento Vesique

GE: 18kW

Banco de Bateras1000Ah@48VDC

Operacin diaria PERIODICA, 8 horas de GE + 16 horas en bateras.

Rect: 8kW

Consumo1300W

AntecedentesAmrica Mviles (Claro) tiene en operacin sistemas de energa alimentados porgeneradores diesel que operan con combinacin de un banco de bateras en formadiaria, este modo de operacin presenta las siguientes caractersticas:

Consumo de combustible elevado (200 gal/mes) Tiempos cortos de reposicin de bancos de batera

Costo de mantenimiento elevado

Para reducir el nmero de horas de operacin y por lo tanto el consumo de

combustible se propone la introduccin de fuentes de energa renovable como unsistema en prueba para el cliente.

En el simposio anterior se present el anlisis tcnico econmico de esta propuesta

siendo esta presentacin el cierre del proyecto.

Porqu incluir generacin elica?

Seales de la naturaleza

Existen usuarios rurales con mini-elicos

Es posible y que capacidades?

Seleccin de Generadores

Arquitectura Propuesta del Sistema de Energa

Grfica de Operacin Estimada : Sistema Hbrido

Funcionamiento:Ciclo Descarga Recarga:

Lo indicado determina que el GEoperar aproximadamente 1000horas/ ao, lo que demanda 2 o 3servicios de mantenimiento parael GE, debe suministrarse un GEque tenga accesorios especialespara que su necesidad de Mttos.sea de 500 horas o ms.

Criterios de xito

Plazo de evaluacin: 6 meses (incluido un verano)Operacin del GE: El grupo deber operar menos de 1000 horas al ao.

Operacin del aerogenerador: El equipo deber producir como mnimo 242kW-h

mensuales. Para una velocidad media anual de 4.34 m/s medido a 10 metros*.

Mantenimiento: No debe ser requerido durante la operacin del piloto.

Mediciones: Medicin de velocidad del viento durante la operacin del piloto.Controlador: El controlador debe enviar alarmas de bajo voltaje, aerogenerador detenido mas de 24 horas, activacin de freno manual, sobre temperatura. Estas alarmas deben ser reportadas al Centro de Control de Operaciones.

*Estimaciones basadas en datos de la NASA con factores de distribucin asumido.

Distribucin Fsica Propuesta

Implementacin

Etapa Previa a la Instalacin

Vistas Laterales para Implementacin

Vista Previa a la Implementacin

Espacio

Gabinete Elico

Espacio Torre

Aero

Rectificador, Gabinete de

Transmisiones y Torre

Telecom Existentes

Espacio p/ bateras

Nuevo

GenSet

Existente

Vista de Planta ANTES de la Implementacin

Torre de

Aerogenerador

Gabinete Elico

Gabinete de

bateras Nuevo

Vista de Planta DESPUES de la Implementacin

Implementacin

Etapa de Puesta en Servicio

Gabinete Elico

Instalado

Gabinete de Bateras Instalado

Gabinete Elico

Instalado

Gabinete de Bateras Instalado

Condiciones para Control

Lgica Difusa Integrada en Componentes

Condiciones para el control para Lgica Difusa

Maximizar la eficiencia del sistema Factor de carga del Grupo Diesel

Minimizar el uso de combustible del generador diesel Limitar horas totales de operacin

Maximizar el uso de la fuente renovable Prioridad de fuente elica

Maximizar el tiempo de vida de los componentes Aumentar el tiempo de vida til de la batera

Asegurar la confiabilidad de la operacin del sistema Confiabilidad de Componentes /alarmas de backup

Considerar restricciones operacionales tales como: Consumos prioritarios Restricciones de operacin del generador Diesel

Configuracin

Vistas del Proyecto Implementado

ANTES

DESPUES

Implementacin

Sistema de Monitoreo, Seleccin de SensoresAcondicionamiento de Seales

Adquisidor Campbell CR1000Multiplexor Campbell AM16/32

Sensores de Corriente

Sensores de Voltaje

Resultados

Grficos de la operacin del sistema elico

Direccin

del VientoPorcentaje Frecuencia

N 1% 288

NE 2% 527

E 18% 4478

SE 29% 7378

S 35% 8939

SO 5% 1209

O 6% 1505

NO 4% 1106

Datos Viento Registrados

Datos Viento Registrados

BINVelocidad de Viento

(m/s)

Frecuencia datos

10 minutales

1 0 - 1 3796

2 1 - 2 4061

3 2 - 3 3051

4 3 - 4 2600

5 4 - 5 2552

6 5 - 6 2694

7 6 - 7 2698

8 7 - 8 2116

9 8 - 9 1093

10 9 - 10 458

11 10 - 11 273

12 11 - 12 144

13 12- 13 102

14 13 - 14 36

15 14 - 15 10

16 15 - 16 4

17 16 - 17 1

Potencias de salida (debajo del eje de abscisas) y entrada (sobre el eje de abscisas) para el da 18 de Mayo. Solo Produccin elica.

Potencias de salida (debajo del eje de abscisas) y entrada (sobre el eje de abscisas) para el da 20 de Mayo. Da de operacin combinada.

Reporte de Operacin de Combustible

Conclusiones

El sistema qued en operacin el 10 de Enero del 2014. Los datos recolectados y de operacin corresponden del 15/05/2014 al 14/07/14. Del grfico de distribucin se tiene una direccin preferente en SE. La velocidad promedio registrada durante 6 meses, es de 4.03 m/s El grupo existente opera al 50% de su capacidad. Limitada a 8kW por los

rectificadores. Se puede mejorar la eficiencia con la instalacin de mdulos rectificadores hasta 8kW adicionales.

El sistema elico cubre el 25% de consumo diario de la estacin. En el escenario actual de operacin el tiempo de retorno de la inversin es

menor a 3.5 aos. Se proponen mejoras indicadas al cliente.

Gracias.

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