Fundación LABEIN CENTRO DE DESARROLLO Y DEMOSTRACIÓN DE TECNOLOGÍAS DE GENERACIÓN DISTRIBUIDA. Nº Expediente: 7 / 12 / EK / 2005 / 48 EKINBERRI 05/06

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Gustavo Ramírez Rivas
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1 EKINBERRI 05/06 Fomento de la INFRAESTRUCTURA DE INVESTIGACIÓN CENTRO DE DESARROLLO Y DEMOSTRACIÓN DE TECNOLOGÍAS DE GENERACIÓN DISTRIBUIDA VERSIÓN PUBLICABLE DEL PROYECTO Fundación LABEIN Nº Expediente: 7 / 12 / EK / 2005 / 48 1 de Marzo de 2007 Índice 1 Introducción Descripción del Proyecto... 3

2 1 INTRODUCCIÓN Este documento contiene una versión publicable del desarrollo del proyecto Centro de Desarrollo y Demostración de Tecnologías de Generación Distribuida. LABEIN - 2 -

2 DESCRIPCIÓN DEL P ROYECTO El proyecto consiste en la ampliación de equipamiento necesario para el Centro de Desarrollo y Demostración de Tecnologías de Generación Distribuida emplazado en las

3 2 DESCRIPCIÓN DEL P ROYECTO El proyecto consiste en la ampliación de equipamiento necesario para el Centro de Desarrollo y Demostración de Tecnologías de Generación Distribuida emplazado en las instalaciones de LABEIN dentro del Parque Tecnológico de Bizkaia. Dichas instalaciones estuvieron cofinanciadas por el programa BIZKAITEK 2003 de la Diputación Foral de Bizkaia. El centro consta de una microrred de baja tensión en corriente continua y corriente alterna a la que se acoplan fuentes de generación con energías renovables, sistemas de optimización energética, sistemas de almacenamiento de energía y cargas de consumo, así como sistemas de simulación de la red eléctrica de distribución de Baja Tensión. Como consecuencia del conocimiento generado por el uso y operación del Centro de Desarrollo y Demostración de Tecnologías de Generación Distribuida, los equipos de trabajo involucrados han detectado carencias funcionales, que se han pretendido subsanar a lo largo de esta actuación. Las principales características y prestaciones funcionales que debe proveer este nuevo equipamiento se describen a continuación: Etapa de control de potencia de grupos electrógenos: Los 2 grupos electrógenos adquiridos no permiten la conexión a red ni el control de la potencia de salida, siendo únicamente capaces de trabajar en isla generando la potencia que piden las cargas. Es preciso por tanto una etapa controlada de conversión de potencia (convertidor AC-AC) que permita tanto la conexión a red como el funcionamiento en modo stand-alone y repartirse la carga entre varios convertidores trabajando en paralelo. En las siguientes figuras se muestran dichos convertidores: LABEIN - 3 -

Simulador de interfaces eléctricas internas de fuentes de energía renovables: Se precisa de equipamiento que simule el comportamiento eléctrico interno de una

Mediante esta funcionalidad se persigue disponer de un banco de pruebas para el desarrollo y validación de nuevos productos comerciales que puedan ser desarrollados

4 Simulador de interfaces eléctricas internas de fuentes de energía renovables: Se precisa de equipamiento que simule el comportamiento eléctrico interno de una fuente de generación eléctrica renovable de baja potencia. Mediante esta funcionalidad se persigue disponer de un banco de pruebas para el desarrollo y validación de nuevos productos comerciales que puedan ser desarrollados para complementar ó sustituir elementos que componen las distintas fuentes de generación renovable. Para proporcionar esta funcionalidad se dispone de un conjunto de equipamientos que son capaces de gestionar flujos bidireccionales de corriente eléctrica alterna LABEIN - 4 -

5 (monofásica ó trifásica) y/o continua en baja tensión, ya que en los generadores puede haber sistemas internos de almacenamiento de energía y/o momentos en los que se absorbe energía de la red de distribución. Esta funcionalidad se consigue a través de dos sistemas independientes: a) Sistema de simulación de generación/consumo de energía eléctrica AC/DC. b) Conjunto de inversores (3). Mediante el uso conjunto de a) y b) se puede simular cualquier etapa interna de conversión de potencia en fuentes de generación renovable, siendo de primordial interés la fotovoltaica y la eólica. También permite el análisis de este tipo de fuentes de generación en el caso de que dispongan de sistemas de almacenamiento interno de potencia, ya que permiten controlar flujos bidireccionales de energía. El Sistema de simulación de generación/consumo de energía eléctrica AC/DC es capaz de simular cualquier interfaz de fuente de generación renovable, ya que pueden programarse diferentes patrones de tensión, potencia, intensidad, etc. El control y monitorización también se puede realizar vía remota, GPIB (con drivers LABVIEW), pudiendo ser centralizado a través de un controlador externo, usando plataforma PC. Este Sistema está integrado por los equipos referidos a continuación, los cuales están físicamente empotrados en dos racks de instrumentación que proveen también un sistema estandarizado de conexiones eléctricas y de comunicaciones: Simulación de generación renovable Fuente PCE Power Control A12kW Hasta 200Amp, 60V y 12kW Hardware opcional KLR-1A para simular interfaces de potencia a partir de curvas características I-V introducidas por un canal RS secuenciadores de 99 pasos en tensión (con posibilidad de preprogramar la duración de los pasos y los slew-rates) Control de tensión analógico 4-20mA Conmutación Soft-switching para minimización de perturbaciones Comunicaciones GPIB (IEEE488.2 con SCPI) LABEIN - 5 -

Consumo DC Carga electrónica CHROMA 63205 Hasta 180Amp, 80VDC y 6500W Modos de funcionamiento.

6 Consumo DC Carga electrónica CHROMA Hasta 180Amp, 80VDC y 6500W Modos de funcionamiento. Tensión, resistencia, corriente o potencia variable y programación de pulsos desde 1Hz hasta 20kHz con slew/rate programable Lectura remota de tensión, corriente, resistencia y potencia en 15 bits de precisión Comunicaciones GPIB Consumo AC Carga clásica fabricada a medida LABEIN - 6 -

Configuración monofásica o trifásica estrella o triangulo Hasta 16kW en pasos de 200W Controlador OMRON CJ1M Panel de control OMRON NT2S Comunicaciones Ethernet con drivers Labview Por otra parte, se

7 Configuración monofásica o trifásica estrella o triangulo Hasta 16kW en pasos de 200W Controlador OMRON CJ1M Panel de control OMRON NT2S Comunicaciones Ethernet con drivers Labview Por otra parte, se dispone de los inversores seleccionados, b), ya que suelen ser la última etapa de conversión de potencia de gran cantidad de generadores renovables cuya generación eléctrica interna corresponde a corriente continua a tensión regulada. La utilización de este equipamiento permitirá la validación de tal tipo de generadores así como la caracterización del funcionamiento de los propios inversores. LABEIN - 7 -

8 Dicho equipamiento ha sido financiado por el programa EKINBERRI a lo largo de los años 2005 y 2006 por parte del Departamento de Innovación y Promoción Económica de la Diputación Foral de Bizkaia- Bizkaiko Foru Aldundia. LABEIN - 8 -

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ÍNDICE DE CONTENIDOS

ÍNDICE DE CONTENIDOS CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN A LAS FUENTES DE ENERGÍA ELÉCTRICA... 7 1.1. INTRODUCCIÓN... 9 1.2. LA RED DE SUMINISTRO ELÉCTRICO... 10 1.3. ENERGÍA ELECTROQUÍMICA... 11 1.4. ENERGÍA SOLAR