mini-redes fotovoltaicas híbridas una solución donde la
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Mini-redes fotovoltaicas híbridas una solución donde la red no alcanza
Dipl. -Ing. Brisa OrtizFraunhofer-Institute for Solar Energy ISE
Experiencias y Perspectivas Internacionales de la Electrificación
Rural FotovoltaicaInstituto de Investigaciones Eléctricas IIE, Cuernavaca México
25 November 2010
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Agenda
Que es una Mini-red?
La Mini-red fotovoltaica
Principales diseños de sistemas híbridos fotovoltaicos, AC o DC ?
La nueva generación de mini-redes inteligentes
Experiencias mundiales con mini-redes
La situación en México
Conclusiones y perspectivas
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El Programa ESMAPEnergy Sector Management Assistance Program
Energia Renovable y Convencional
Sistemas de 50W a 50MW
Mini-red 5 -500 kW
Pueblos
Biomasa, Viento, Hidraulica, Geotermia
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Mini-redes fotovoltaicas de la IEA tarea 11
El conceptode la IEA
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Enfoque de mini-redes en áreas rurales
Sistemas fotovoltaicos desde de 2 kW hasta mas de un par de cientos kW
Aplicaciones para usuarios múltiples o únicos
Sistemas híbridos
Diseños para corriente alterna y/o corriente directa
Uso de sistemas de almacenamiento (Baterias) y recomendable otro generador
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Mini-redes basadas en tecnología fotovoltaica y la integración de diferentes fuentes de energía (viento, biomas, Hidráulica, etc.)
Mejorar los niveles actuales de servicio
Desarrollar la infraestructura local
Desarrollar las capacidades financieras y los recursos de personal
Uso de sistemas “inteligentes” de la administración de la energía
Una nueva generación de mini-redes fotovoltaicas híbridas
Hybrid PV Systems and Mini-GridsFraunhofer ISE
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PV generator Charge regulator
Wind turbine battery charger
Motor generator battery charger
storage battery Inverter house grid
Image: Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany
Diseño general de un sistema fotovoltaico híbrido
DC-Bus
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Diseño general de un sistema fotovoltaico híbrido y usuarios DC
Bild: Fraunhofer ISE, Solarpraxis AG
AC Consumer
ChargeRegulator
DC Consumer
MotorGenerator
Wind turbine
PV Generator
BatteryCharger
Batterie InverterBatteryCharger
DC-Bus
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Diseño general de un sistema fotovoltaico hibrido
AC-Bus
Bild: Fraunhofer ISE, Solarpraxis AG
AC ConsumerInverter
BidirectionalInverter
Motor generator
Wind turbine
PV Generator
Batterie
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Sistemas híbridos “Inteligentes”
Diseño del Sistema y la optimización
Desarrollo de sistemas inteligentes para la administración de la energía
Estrategias de operación
Flexibilidad de adaptación a las condiciones locales
Monitoreo del sistema y aseguración de la calidad
Comunicación de componentes y sistemas
Modelos de medición y tarificación
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Administración inteligente de la energía
Energy Management System
Energy Supply Management
Battery Management
Demand Side Management
Operating Concept
Determinación de la generación actual del sistema
Determinación del estado de carga de la batería
Determinación del consumo
Desempeño del sistema
La estrategia de operación
Comunicación y coordinación con las influencias externas del sistema
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Protocolo Universal de la generación de energía Universal Energy Supply Protocol
Componentes Inteligentes
Opción “Plug and Play”
Protocolos estándares y abiertos
Apoyo a la operación
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Experiencias con Mini-Redes
Asia del Sur
China
Brasil
México
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Alto porcentaje de poblaciones sin acceso ala energía
Gran diversidad entre poblaciones rurales
Falta de información acerca de las comunidades y su situación actual
Objetivo: desarrollo de un programa de electrificación rural a gran escala
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Identificación, verificación de los servicios de energía y su desarrollo a futuro
14.28.32.36.646.317.24.111.1kWh/dEnergyDemand
S3S2S1actualS3S2S1actual
Reference caseSurvey results
Segunda Fase
Ampliación de los servicios
Reducción de “sobre dimensionamiento”
Reducción del uso del Diesel
Uso de componentes inteligentes
Creación y capacitación de operadores locales, directos e indirectos
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El caso de ChinaMini-red hibrida Fotovoltaica
Example China
29 kWp PV
2 x 10 kW Wind turbine
858 kWh Batteries (Lead acid)
21 kW und 16 kW Inverter
100 House holds
6 Centres (health clinic, school)
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21 kWp PV
60 kVA Diesel generador
Sin baterias!!!
Solo 10 % de la electricidad consumida anual es cubierta por FV
Source R. Rüther
El caso de Brasil Sustitución de Mini-redes Diesel
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Power line UESPProprietary communication
Battery
Charge Controller
Concentrix Inverters
IrrigationSubmersible Pump
Dump Load
Desalination
Nuevas TecnologiasCPV off-grid for water pumping, desalination and irrigation in Egypt
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México acceso ala electricidad 2000Potencial para mini-redes
99% casas-habitación en ciudades
92% casas- habitación en comunidades de entre 1000 y 2.500 Habitantes
80 % casas- habitación en comunidades de entre 500 -1000 habitantes
55% casas- habitación en comunidades con menos de 500 habitantes
8% casas- habitación en comunidades con menos de 100 habitantes
Haushalte in Mexiko mit Stromanschluss Prozent (%)
98,7 96,285,3
64,0
stadtische Bevölkerung
semi-stadtische Bevölkerung
ländliche Bevölkerung
indio- Bevölkerung
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El programa para la electrificación rural
“Servicios energéticos integrados para pequeñaslocalidades en el México Rural”
Tecnologías involucradas: mini-redes eléctricas con viento,
pequeñas hidroeléctricas y sistemas híbridos
Énfasis en actividades productivas
Meta de cobertura en 4 años: 50,000 viviendas
Presupuesto: 96’850,000 US$
Donación GEF por US$ 15’350,000
Préstamo Banco Mundial por US$ 15’000,000
Fondos del Gobierno de México por US$ 66’500,000
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Estudio de pre-factibilidad en Isla NatividadSubstitucion de Diesel
150 familias
450 habitantes
Otros usuarios : la escuela una clinica
Una fabrica de produccion de abulon
Consumo promediodiario de 2849 kWh
Potencia maxima de 200 kW
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Conclusiones
Atender las necesidades de las comunidades y de los usuarios
Identificar las necesidades
Definir los servicios de electricidad
Cubrirlos servicios esperados
Mejorar el diseño de la Mini-red
Optimisar costo-beneficio
Barreras locales
Recursos renovables
Accesibilidad
Maximizar el uso de recursos renovables
Uso de tecnologias comerciales e inteligentes
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Conclusiones
Modelos de financiamiento
Fomentar el incremento de energías renovables
Crecimiento futuro de la demanda
Otros temas medio ambientales
Reciclaje de módulos y de baterías
Estandarización y normas que mejoren la calidad
El éxito de los proyectos son los operadores locales!
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Gracias por su atención