Capitulo 2. Tecnologías empleadas en la Generación Distribuida - Sistemas de Generacion Distribuida
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Este documento clasifica y describe las principales tecnologías empleadas en la generación distribuida. Se dividen en renovables como fotovoltaica, eólica e hidráulica, y no renovables como motores de combustión, turbinas de gas y microturbinas. También discute los principios de conversión de energía utilizados, como máquinas térmicas y celdas de combustible. Finalmente, introduce diferentes formas de modelar el comportamiento dinámico de estas tecnologías debido a su falta de inercia e interfaz con la red el
Capitulo 2. Tecnologías empleadas en la Generación Distribuida - Sistemas de Generacion Distribuida
- 1. 8082139 Sistemas de Generación Distribuida TEMA 2 Tecnologías Empleadas en G ió Di t ib idGeneración Distribuida Prof. Francisco M. Gonzalez-Longatt [email protected] Dr. Francisco M. Gonzalez-Longatt, [email protected] Copyright © 2008 Sistemas de Generación Distribuida TEMA 2: Tecnologías Empleadas en la Generación Distribuida http://www.giaelec.org/fglongatt/SistGD.html
- 2. Contenido Capitulo II. Generación Distribuida: una introducción. • Clasificación de las fuentes de generación distribuida:• Clasificación de las fuentes de generación distribuida: fuentes renovables y no renovables. • Estado del arte de las tecnologías comercialmenteEstado del arte de las tecnologías comercialmente disponibles de generación distribuida: Sistemas basados en motores diesel, Turbinas de combustión, Sistemas fotovoltaicos, Micro turbinas, Celdas de combustible, Sistemas de conversión de energía del iviento. • Características, ventajas y desventajas, costos, fi i i Dr. Francisco M. Gonzalez-Longatt, [email protected] Copyright © 2008 Sistemas de Generación Distribuida TEMA 2: Tecnologías Empleadas en la Generación Distribuida eficiencia.
- 3. 8082139 Sistemas de Generación Distribuida Clasificación de las fuentes de generación di t ib iddistribuida Clasificación de las Fuentes de Generación Distribuida: Dos enfoques Dr. Francisco M. Gonzalez-Longatt, [email protected] Copyright © 2008 Sistemas de Generación Distribuida TEMA 2: Tecnologías Empleadas en la Generación Distribuida
- 4. Clasificación de las FGD • La generación distribuida, comprende sólo a ciertas tecnologías aplicadas a la conversión de energíatecnologías aplicadas a la conversión de energía primaria en electricidad. • Algunas de estas tecnologías no son nuevas sino queg g q por el contrario, son tecnologías maduras que tienen tiempo en el mercado. Dr. Francisco M. Gonzalez-Longatt, [email protected] Copyright © 2008 Sistemas de Generación Distribuida TEMA 2: Tecnologías Empleadas en la Generación Distribuida
- 5. Clasificación de las FGD • Algunas tecnologías empleadas para la conversión de energía en la generación distribuida, están basadas enenergía en la generación distribuida, están basadas en el uso de combustibles fósiles (motores de combustión interna, turbinas de combustión y algunas celdas de combustible), las cuales poseen emisiones contaminantes al medio ambiente. Tecnología Tamaño típico disponible por modulo Turbinas a Gas de Ciclo Combinado 35–400 MW Motores de Combustión Interna 5kW 10 MWMotores de Combustión Interna 5kW–10 MW Turbinas de Combustión 1–250 MW Micro-Turbinas 35 kW–1MW Dr. Francisco M. Gonzalez-Longatt, [email protected] Copyright © 2008 Sistemas de Generación Distribuida TEMA 2: Tecnologías Empleadas en la Generación Distribuida
- 6. Clasificación de las FGD • Otras tecnologías emplean fuentes de energía renovable que comprenden recursos que no estánrenovable que comprenden recursos que no están sujetos a la depreciación. Tecnología Tamaño típico disponible por modulo Pequeñas Hidros 1–100 MWPequeñas Hidros 1 100 MW Micro Hidros 25 kW–1MW Turbinas de Eólicas 200 Watt–3MW Arreglos Fotovoltaicos 20 Watt–100 kW Solar térmica receptor central 1–10 MWSolar térmica, receptor central 1 10 MW Solar térmica, sistema Lutz 10–80 MW Biomasas, por ejemplo, basados en gasificación 100 kW–20 MW Celda de combustible, acido fosfórico 200 kW–2MW Celda de combustible carbonato fundido 250 kW–2MWCelda de combustible, carbonato fundido 250 kW 2MW Celda de combustible, intercambio de protones 1 kW–250 kW Celda de combustible, oxido sólido 250 kW–5MW Geotérmico 5–100 MW Energía del océano 100 kW–1MW Dr. Francisco M. Gonzalez-Longatt, [email protected] Copyright © 2008 Sistemas de Generación Distribuida TEMA 2: Tecnologías Empleadas en la Generación Distribuida Energía del océano 100 kW 1MW Motor Stirling 2–10 kW
- 7. Clasificación de las FGD Tecnología Tamaño típico disponible por modulo Turbinas a Gas de Ciclo Combinado 35–400 MW Motores de Combustión Interna 5kW–10 MW Turbinas de Combustión 1–250 MW Micro-Turbinas 35 kW–1MW Renovables Pequeñas Hidros 1–100 MW Micro Hidros 25 kW–1MW Turbinas de Eólicas 200 Watt–3MW Arreglos Fotovoltaicos 20 Watt–100 kW Solar térmica, receptor central 1–10 MW Solar térmica, sistema Lutz 10–80 MW Biomasas, por ejemplo, basados en gasificación 100 kW–20 MW Celda de combustible, acido fosfórico 200 kW–2MW Celda de combustible, carbonato fundido 250 kW–2MW Celda de combustible, intercambio de protones 1 kW–250 kW Celda de combustible, oxido sólido 250 kW–5MW Geotérmico 5–100 MW Energía del océano 100 kW–1MW Dr. Francisco M. Gonzalez-Longatt, [email protected] Copyright © 2008 Sistemas de Generación Distribuida TEMA 2: Tecnologías Empleadas en la Generación Distribuida Motor Stirling 2–10 kW
- 8. Clasificación de las FGD • Las tecnologías empleadas para la Generación Distribuida, incluyen una variedad de principios deDistribuida, incluyen una variedad de principios de conversión, las mas comunmente empleadas: – Máquinas Térmicasq – Celdas de Combustible – Sistemas de conversión de energía del vientoSistemas de conversión de energía del viento – Sistemas de conversión de energía del sol Dr. Francisco M. Gonzalez-Longatt, [email protected] Copyright © 2008 Sistemas de Generación Distribuida TEMA 2: Tecnologías Empleadas en la Generación Distribuida
- 9. Tecnología Tamaño típico disponible por modulo Turbinas a Gas de Ciclo Combinado 35–400 MW Motores de Combustión Interna 5kW–10 MW Turbinas de Combustión 1–250 MW Micro-Turbinas 35 kW–1MW Renovables Pequeñas Hidros 1–100 MW Micro Hidros 25 kW–1MW Turbinas de Eólicas 200 Watt–3MW Arreglos Fotovoltaicos 20 Watt–100 kW Solar térmica, receptor central 1–10 MW Solar térmica, sistema Lutz 10–80 MW Biomasas, por ejemplo, basados en gasificación 100 kW–20 MW Celda de combustible, acido fosfórico 200 kW–2MW Celda de combustible, carbonato fundido 250 kW–2MW Celda de combustible, intercambio de protones 1 kW–250 kW Celda de combustible, oxido sólido 250 kW–5MW Geotérmico 5–100 MW Energía del océano 100 kW–1MW Dr. Francisco M. Gonzalez-Longatt, [email protected] Copyright © 2008 Sistemas de Generación Distribuida TEMA 2: Tecnologías Empleadas en la Generación Distribuida Motor Stirling 2–10 kW
- 10. 8082139 Sistemas de Generación Distribuida Clasificación de las fuentes de generación di t ib iddistribuida - Introducción a la Modelación - Dr. Francisco M. Gonzalez-Longatt, [email protected] Copyright © 2008 Sistemas de Generación Distribuida TEMA 2: Tecnologías Empleadas en la Generación Distribuida
- 11. Clasificación para Modelación • La dinámica de las fuentes de generación distribuida, es fundamentalmente diferente a la de las tecnologíases fundamentalmente diferente a la de las tecnologías empleadas en las plantas convencionales de generación centralizada. • Algunas tecnologías no poseen partes móviles, mientras que otras poseen muy poca inercia y son conectadas a la red de suministro de electricidad, por medio de convertidores de electrónicos de potencia. E i i d l í• Existe otro tipo de tecnologías que se conectan directamente a la red, pero operando en forma asincrónica Dr. Francisco M. Gonzalez-Longatt, [email protected] Copyright © 2008 Sistemas de Generación Distribuida TEMA 2: Tecnologías Empleadas en la Generación Distribuida asincrónica.
- 12. Clasificación para Modelación • El comportamiento de estas fuentes clasificadas sin inercia (o reducida), no puede ser modeladoinercia (o reducida), no puede ser modelado simplemente como una fuente tradicional de pequeño tamaño. Modelo genérico de una fuente de generaciónModelo genérico de una fuente de generación distribuida Dr. Francisco M. Gonzalez-Longatt, [email protected] Copyright © 2008 Sistemas de Generación Distribuida TEMA 2: Tecnologías Empleadas en la Generación Distribuida
- 13. Clasificación para Modelación Tecnología Energía P i i Conversión P i i Generador Interfaz Primaria Primaria Motor de Combustión Interna Diesel, Gas Natural o Motor de Combustión Interna Sincrónico No Interna Biocombustibles Combustión Interna Micro-Turbinas Turbinas a gas ciclo Diesel, Gas Sincrónico g combinado Turbinas de C b tió , Natural o Biocombustibles Turbina a gas Asincrónico Imán Permanentes Convertidor dc-ac según el esquema Dr. Francisco M. Gonzalez-Longatt, [email protected] Copyright © 2008 Sistemas de Generación Distribuida TEMA 2: Tecnologías Empleadas en la Generación Distribuida Combustión
- 14. Clasificación para Modelación Tecnología Energía Primaria Conversión Primaria Generador Interfaz d A bi d id á li Sincrónico Convertidor dc-ac Pequeñas Hidros Agua Turbina de Hidráulica Asincrónico según el esquema Sistema de Conversión de Energía Viento Turbina de Viento Sincrónico Asincrónico I á P t Convertidor dc-ac según el esquema Imán Permanentes Solar térmica Sol Sincrónico No Celdas de Combustible Hidrógeno No No Convertidor dc-dc y dc-ac Geotérmico Recurso geotérmico Turbina a vapor Sincrónico No Energía del Océano Olas o Mareas Varios Varios Según el Esquema Motor Stirling Calor Motor Stirling Sincrónico Asincrónico Convertidor dc-ac según el esquema Dr. Francisco M. Gonzalez-Longatt, [email protected] Copyright © 2008 Sistemas de Generación Distribuida TEMA 2: Tecnologías Empleadas en la Generación Distribuida Asincrónico según el esquema