Ponencia David Chinarro

Estudio de viabilidad para implementar energías
renovables a través de microrredes en los pueblos
del Pirineo.
David Chinarro,
Vicedecano de investigación de la Escuela Politécnica Superior,
Jornadas energía rural, Jaca , 14 de la Universidad San Jorge
de noviembre de 2013

1

Escuela Politécnica Superior

• Internet de las cosas
• Aplicaciones móviles
• Realidad Aumentada

• Automatización industrial
• Sistemas biomecánicos
• Multiagentes
• Smart Cities
Jornadas energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013

2

Programa CTP
Socios del proyecto
Comunidad de Trabajo de los Pirineos
de la Comunidad Europea
Ejecución: 1-01-12 – 15-11-2013
Socios del proyecto:
• Universidad de San Jorge (líder del proyecto),
• Universidad del País Vasco,
• Universidad Politécnica de Cataluña,
• Ecole Supérieure des Technologies
Industrielles Avancées de Bidart,
• Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tarbes,
Tecnalia (Euskadi),
• JEMA (Euskadi),
• LOREKI (Aquitaine),
• IMS (Aquitaine)
• INYCOM (Aragón).

3

Justificación

Áreas rurales capaces de
autogestionar parte de su
energía, con estricto respeto al

4

4

Objetivos


5

Metodología.
GEOGRÁFICA TRANSPIRENAICA
O

C

E

TEMÁTICA

Comité Medioambiental

Comité Técnico

Comité de Transferencia

Comité Social


6

EUSKADI.
Comité Técnico.

Applied Electronics Research Team


7

Microrredes

8 Jornadas

energía rural, Jaca , 14 de noviembre de 2013

8

Uso de convertidores de
potencia

9 Jornadas


9

Modelo de control de la
microrred

10
Jornadas


10

Toma de datos

o Valle de Salazar (Navarra)
• Ezcároz
• Ustés
o Chalets d’Iraty (Francia)

Se ha registrado el consumo
eléctrico local y la velocidad
del viento.

11Jornadas


11

Microrred
experimental

12
Jornadas


12

AQUITANIA.
ESTIA (Bidart)
Investigadores:
• STEPHANE KRECKELBERGH
• AITOR ETXEBERRIA

Chalets del
Valle del Irati
Situado en una zona
boscosa del Pirineo
occidental, su
principal
actividad es el
turismo.
→ 40 chalets – 313
plazas en total.
→ 20 000 personas
por año.

13

CONSUMO
• Medidas cada 10 minutos obtenidas de ERDF: consumo
eléctrico real de los chalets.
• Medidas de potencia activa realizadas en dos postes de
transformación: Hegui-Xuri y Bagargi.
Perfiles de consumo.
consumidores industriales o
residenciales, periodos
vacacionales o escolares, etc

Regresión lineal múltiple
par arecuperar datos
perdidos


14

BIOMASA
2400 toneladas en Irati.
El tipo de madera: haya (fagus sylvatica).
Densidad energética de 2kWh/kg ( humedad del 50%).
Seleccionada tecnología de gasificación para generar
electricidad a partir de la madera:
• Los gasificadores son especialmente interesantes para
instalaciones de baja potencia (10-100kW);
• Su rendimiento eléctrico es de alrededor 20%;
• La gasificación permite eliminar los contaminantes del
combustible y reducir las emisiones en comparación con el
método de combustión directa.
Los gasificadores generan el syngas como salida:
• Su poder calorífico es de 5-6 MJ/kg.

15

MICRORRED

La arquitectura utilizada es la
siguiente:
• La red eléctrica de ERDF.
• Un gasificador.
• Una carga que simula el
consumo del transformador
de Bagargi.

03/05/2013

ESTIA - Transfer
Committee


16

16

SIMULACIÓN
• En HOMER se diseña un sistema con un generador de biomasa de 60
kW.
• Se ha simulado el sistema durante veinte años.
• Financiación del 70 % para el coste de instalación del generador de
biomasa.
• Condiciones de funcionamiento: Invierno.
• Precio de electricidad generada por la biomasa es de 4.34 c€/kWh,.
• Los resultados económicos del proyecto demuestran que en veinte años el
total del valor actual neto para el generador de biomasa es de 328 k€.
• Si se utilizara solamente la red eléctrica para satisfacer la demanda
energética de los chalets de Irati, el total del valor actual neto sería de
332 k€.
Por tanto, el uso de un generador de biomasa permitiría generar una parte de la
energía eléctrica utilizando los recursos renovables locales mientras el coste sería
ligeramente inferior en comparación con el caso en el que se utilizase solamente
la red eléctrica.

17

Josep Pou

Dr. Ingeniero industrial

Convertidores de potencia, energías renovables, transmisión
HVDC

Antoni Arias


Sistemas de velocidad variable, convertidores de potencia

Jordi Zaragoza

Dr. Automática y electrónica industrial

Convertidores de control de potencia

Carles Jaén


Sistemas fotovoltaicos, seguidores solares

Gabriel Capellà

Ingeniero industrial

Paralelización de convertidores de potencia

Carme Hervada

Dra. en Física

Física medioambiental y geoestadística

Ricard Picas Ingeniero en Automática y Electrónica Industrial
Convertidores de potencia multinivel


18

18

Comité técnico (1)
Optimización del control de convertidores DC/DC boost en paralelo
Plataforma experimental

Para paneles
solares

Esquema


19

19

Conexión en paralelo de ramas en un inversor

Power
supply

Dspace
1103
interface
Inductors

Sensor board

Load

Reparto equilibrado de
corrientes de rama

Inverter DC capacitors

Prototipo de laboratorio
Modulador entrelazado con
portadora única
(esquema de una fase)

Zone
Pinpointing
zrefax
vcarr

Code
zcarrx
Sequencer

Zone
Comparator

PWM unit

vrefax

Shifter
Rescaler v’refax
(Inverter)


Up

Comparator

Raw
PWM

Down

Level
Clamping

20

Mux

PWM
Out

20

Convertidor multinivel (MMC)

Para transportar la energía eléctrica con más eficiencia en
distancias largas

Esquema


21

21

Comité ambiental (1)
• Sant Pau de Segúries (Ripollès)
– Población 699 (2008)

- Actualmente dispone de un generador
hidroeléctrico, se pide si es viable o recomendable
apoyar con paneles solares para suplir épocas de
sequía o paradas de mantenimiento

22

22
22

22

Programa de simulación: Homer Energy Software
• Optimización de sistemas de
generación distribuida y
también contempla la
conexión a una red externa.
• Contempla distintas opciones
tecnológicas y da su viabilidad
económica y técnica.
• Permite múltiples fuentes de
energía, de carga y de sistemas
de almacenaje.

23

23

23

Microred (hidrogenerador) conectada a la red
(situación actual)


24

24

Microred híbrida (hidroeléctrica-solar)
conectada a la red


25

25

- Comparación de consumos entre la situación
actual y la red híbrida

La configuración híbrida permite un ahorro del 1% en el
consumo de energía de la red

26

26

MIDI-PYRÉNÉES
ENIT (Tarbes)
• Encontrar un compromiso entre la necesidad de la
energía renovable y su impacto medioambiental,
estudiar la demanda energética de la región, y estudiar los
impactos medioambientales de cada tecnología relativa a la
producción de energía.
• Elaborar y realizar una encuesta para obtener la
opinión de la población afectada por una posible
implantación de microrredes dentro de su municipio.


27

Energía Renovable
Hidráulica. Hay muchas instalaciones hidroeléctricas en el
Departamento de Hautes-Pyrénées en comparación a los otros
departamentos del suroeste de Francia, sin embargo, estas instalaciones
son la mayoría de pequeño tamaño.
Eólica. No hay viento en el Departamento de Hautes-Pyrénées, esto
sugiere que la legislación y las distintas asociaciones para la defensa del
medio ambiente hacen que la instalación de este tipo de tecnología sea
complicada en los Pirineos.
Solar. Hay un gran potencial solar en los Hautes-Pyrénées, pero la
legislación dificulta el desarrollo de la tecnología fotovoltaica en el
macizo montañoso.


28

Encuesta
Se realizó una encuesta, que pretendía estudiar:
• La aceptación de la implantación de las energías renovables.
• El grado de conocimiento del medio ambiente.
• Los tipos de generación de energía utilizados en el municipio.

La primera parte de la encuesta define el perfil de la persona que
responde al cuestionario y así poder obtener resultados de acuerdo con
una serie de parámetros que se relacionan con el entrevistado, como
edad, categoría socio profesional o la ciudad donde vive.
La segunda parte permite establecer el grado de conocimiento de la
persona en energía renovable y también su interés hacia ella.
.


29

Encuesta
• La población encuestada cree que el mayor obstáculo de la
instalación de micro redes es el aspecto financiero. (¿Debido a
la crisis?)
• También señala como un freno a la implantación de estos
sistemas el aspecto tecnológico y administrativo (¿Necesidad de
información?)


30

ARAGÓN.
USJ
El conjunto histórico-artístico de San Juan de la Peña en el Pirineo
Aragonés, es un reto para una tecnología, que, sin dejar de prestar
su servicio, debe condicionar sus instalaciones a un espacio
ecológico, artístico y paisajístico singular. PASAR INADVERTIDA y
pervasiva.
Situado en 42° 30' 30"N 0° 39' 59" O.
Se ha comenzado por un estudio ambiental, seguido por el análisis
de las alternativas energéticas renovables.


31

Estudio ambiental y de
eficiencia energética
Medidas para disminuir el impacto ambiental de las actividades
desarrolladas en San Juan de la Peña, en cuanto a toxicidad, reciclados,
control y racionalización del consumo de agua, elaboración de compost, y
campañas de concienciación para los usuarios.
Ahorro energético y medidas de eficiencia, se establecen las siguientes
pautas orientativas que refuerzan las ya existentes:

Instalar más detectores de presencia
Utilizar sensores lumínicos y programación horaria
Replantear los puntos de iluminación de emergencia establecidos
Revisión de los equipos electrónicos carentes de protectores
contra sobretensiones.
• Sistema domótico para crear diferentes escenas de iluminación en
función de estancias.
• La aplicación informática para el control del consumo eléctrico
debe tener un control más detallado por instalaciones y los
resultados deben guardarse automáticamente con una frecuencia
al menos horaria
•
•
•
•


32

Meso-escala del modelo MM5

Retícula para meso-escala del modelo MM5 sobre las
zonas a estudiar. En iconos está representado los casos
de estudio en San Juan de la Peña, valle del Irati y
pueblos de Lérida y Gerona


33

RADIACIÖN SOLAR

Datos del modelo MM5 meso-escalado

Datos de la estación

34

Meso-escal del modelo MM5

Modelo histórico ampliado, basado en meso-escalas del MM5,
corregida por datos observados en el la estación meteorológica
de San Juan de la Peña. Se indica una tendencia incremental de
la radiación solar en ese periodo de unos 5 w/m2

35

Meso-escal del modelo MM5
Sólo se dispone de datos de consumo por meses.
La empresa INOVA INGENIEROS, facilita algunos periodos de
información diaria y horaria. Esto permite realizar balance entre la
energía potencialmente disponible y la carga de las instalaciones.

Es el consumo en las
instalaciones en el periodo
considerado.
Energía fotovoltaica potencial
disponible para un conjunto de
400 m2 de módulos solares,
con una eficiencia de 18 % y
ángulo de seguimiento fijo.

En esas condiciones, la energía
solar cubriría un 85 % de la
demanda.

36

Instalación de paneles
fotovoltaicos
Siguiente paso.:
• Diseño de la microrred.
• Amortizaciones
• Predicciones de
disponibilidad energética.

En resumen, se pueden
replantear las instalaciones
energéticas que dan servicio a
edificios sensibles desde el punto
de vista arquitectónico y
medioambiental, con recursos
fotovoltaicos solares cubriendo
una demanda eléctrica de cerca
Cubierta del Centro de Interpretación de el 90% y una amortización
menor de nueve años.
San Juan de la Peña donde se
instalarían los paneles fotovoltaicos.

37

Energías renovables
Yeb Sano, delegado de Filipinas ante la
conferencia de la ONU en Varsovia, dijo
conteniendo las lágrimas:
• «Paren esta locura»,
• «Mi pueblo se niega a aceptar que hagan
falta 30 o 40 cumbres para solucionar el
problema del cambio climático».


38

RURALGRID está para demostrar que las fronteras
son translúcidas a las soluciones técnicas, que la
investigación no tiene confines geográficos y que
la vecindad nos sirve, ante todo, para aunar
esfuerzos ante una problemática común.

39

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