Los Sistemas Conectados a la Red en México

Transcripción

1 ELECTRIFICACIÓN CON FUENTES RENOVABLES A GRAN ESCALA PARA LA POBLACIÓN RURAL IBEROAMERICANA Y SFV CONECTADOS A LA RED Los Sistemas Conectados a la Red en México MC. Humberto Raúl Jiménez Grajales IIE GENC Cuernavaca, Morelos, México TALLER INTERNACIONAL 29 y 30 de Julio de Cochabamba Bolivia

2 Beneficiarios potenciales en México del recurso solar Usuarios DAC de CFE y LyFC Viviendas Ecológicas 220 SFVI (Mexicali, BC) Pequeños Comercios Instituciones Educativas Edificios Públicos

3 Tendencia Internacional y Nacional de los SFVI Ensambladoras en México Kyocera, Tijuana, BC. Unisolar, Tijuana, BC. Sanyo, Monterrey, NL. ERDM, Veracruz. Tendencia Internacional (AIE) Contrato de Interconexión Uso residencial 10 kw Uso comercial 30 kw

4 Experiencia Desde 1997 el IIE ha trabajado en el área de SFV interconectados a red. Mexicali, B. C. y Hermosillo, Son. Sn. Pedro Garza García, NL. La Paz, BCS La Esquina Verde, DF. ESTUDIOS Sn. Miguel de Allende, Gto. y CFE- Bajío Valle de las Misiones, BC., 2006

5 SFVI de 1.7 kwp en Mexicali, B.C. (Villas del Palmar) CIS1 Casa 2 SIP4 Casa 1 Casa 2 Casa 3 Casa Reducción de demanda en la vivienda (Promedio mensual) Reducción de demanda en la vivienda (Promedio mensual) Demanda (Watts) Demanda (Watts) AGOSTO 2002 Demanda con FV Aportación FV Demanda en la vivienda Temperatura Ambiente AGOSTO 2002 Demanda con FV Aportación FV Demanda en la vivienda Temperatura Ambiente

6 Proyecto de 220 kwp en el Valle de las Misiones, Mexicali, BC. (1/5) El 12/10/2006 se entregaron las primeras 220 casas con SFVI con aislamiento térmico. Esfuerzo de los Gobiernos Federal y Estatal. Se estima que una vivienda de este tipo puede producir hasta el 50% anual de su consumo.

7 Proyecto Valle de las Misiones, Mexicali, BC.* (2/5) Antecedentes Esto genera una ganancia de temperatura en las viviendas por un tiempo mas prolongado que en otras regiones del país, el cual oscila arriba del 80%. Las condiciones climáticas en el verano son adversas para la vida humana, situación por la cual es necesario utilizar equipos de acondicionamiento ambiental. Se originan altos consumos, impactando la economía familiar originado por los altos pagos por la facturación de energía eléctrica (subsidios). Buscando una solución el Gobierno del Estado de BC firmó un convenio de colaboración con el IIE, con el fin de llevar a cabo un estudio de factibilidad técnica para la instalación de SFVI. Los SFVI, pueden generar energía eléctrica considerada como una energía limpia Fuente: Presentación del Gobierno de Baja California, Octubre 2008.

8 Logros en el proyecto Valle de las Misiones, Mexicali* (3/5) Se puede producir alrededor del 50% del consumo de energía eléctrica de las mismas, lo que conlleva una reducción de la facturación eléctrica. Un vecindario FV demostrado por primera vez en México, facilitando la apertura del mercado (es el primer proyecto de este tipo en México). Se reduce la cantidad de emisiones contaminantes al evitar la generación de energía proveniente de combustibles fósiles. El proyecto creó la necesidad de publicar el contrato de interconexión a la red pública de CFE a nivel nacional publicado en el diario oficial el 27/06/2007 Este proyecto fue posible gracias al esfuerzo conjunto de SENER, CFE, Comisión Reguladora de Energía, UABC, IIE, Banco de Desarrollo de América del Norte y Gobierno del Estado de BC. Se espera que sea un detonador para la generación de energía limpia, para mejorar el cuidado del medio ambiente, y principalmente, para apoyar con alternativas viables a las familias mexicanas. Fuente: Presentación del Gobierno de Baja California, Octubre 2008.

9 SFVI en Mexicali, B.C. ENERGIA GENERADA POR EL PANEL SOLAR = 158KWH ENERGIA ENTREGADA A CFE = 63 KWH ENERGIA ENTREGADA POR CFE = 311 KWH 158 KWH ENERGIA FACTURADA = = 248 KWH ENERGIA CONSUMIDA REAL = = 406 KWH IMPORTE POR 248 KWH = $ IMPORTE POR 406 KWH = $ BENEFICIO = $ BOLSA DE ENERGIA = 0 KWH 63 KWH 311 KWH

10 ENERGIA GENERADA POR EL PANEL SOLAR = 170 KWH ENERGIA ENTREGADA A CFE = 129 KWH 170 KWH ENERGIA ENTREGADA POR CFE = 87 KWH ENERGIA FACTURADA = = 0 KWH ENERGIA CONSUMIDA REAL = = 128 KWH IMPORTE POR 0 KWH = $ IMPORTE POR 128 KWH = $ BENEFICIO = $ BOLSA DE ENERGIA = 42 KWH 129 KWH 87 KWH

11 Estudio para la Región del Bajío, CFE

12 Primer SFVI Trifásico de 30.6 kwp en México Esquina Verde (1/6) Inversión y fuerte participación de la iniciativa privada Primer sistema FV trifásico interconectado a la red de distribución del sistema eléctrico (12/2005). Instalación de referencia. Instalación a fines de 2005 e Instrumentado en 05/2006 por el IIE Fachada principal del inmueble (Generador FV en el techo del edificio). Ciudad de México D. F.

13 Esquina Verde (2/6) Generador FV Inclinación: 19º al Sur Detalle de módulos Vista del interior del edificio

14 Esquina Verde (3/6) Sistema de acondicionamiento de potencia (2) Inversores trifásicos Xantrex de 15 KW (2) Transformadores de aislamiento Delta-Estrella

15 Esquina Verde (4/6) Resultados operacionales Datos del Generador Fotovoltaico Potencia Nominal [kwp] 30.6 Área del Generador [m 2 ] Tipo de Módulos Si cristalino Ángulo de Inclinación del Arreglo 19º Azimut 0º Datos del Inversor Potencia Nominal [kw] 15 Voltaje de Entrada [VCD] Datos Climatológicos Irradiación en el Plano del Arreglo [kwh/m 2 ] Irradiación Diaria Promedio [kwh/m 2 -día] 4.7 Irradiación Total (P. Arreglo) [kwh] Temperatura Ambiente Promedio [ º C] 17.8 Temperatura de Módulos Promedio [ º C] 21.9 Balances de Energía Energía Producida por el Arreglo FV [kwh] Energía Entregada por el Sistema [kwh] Energía Entregada a CFE [kwh] Energía Consumida de CFE [kwh] Consumo en el Inmueble [kwh] Junio Mayo 2007 Potencia Máxima Registrada Potencia Máxima de Salida [W] Día Hora 1140 Irradiancia W/m Temperatura Ambiente [ º C] 20.7 Temperatura de los Módulos [ º C] 45.0 Producción Normalizada / Pérdidas Producción de Referencia [kwh/m 2 ] Producción Generador FV [kwh/kwp] Producción Final de la Planta [kwh/kwp] Pérdidas por Paro Forzado [kwh/m 2 ] 55.3 Pérdidas de Captación [kwh/kwp] Pérdidas Acond. de Potencia [kwh/kwp] Eficiencia Promedio Eficiencia del Generador FV 8.1% Eficiencia Sist. Acond. Pot. 82.9% Eficiencia de la Planta 6.7% Otros Índices de Desempeño Tiempo de Paro [Hrs.] Disponibilidad de la Planta 97.1% Relación de Desempeño 54.5% Factor de Planta 11.1%

16 Esquina Verde (5/6) Resultados operacionales Datos climatológicos Reducción de la demanda en el inmueble (junio, 2006) Datos climatologicos kwh/día Irradiación (KWh/m2) Dem anda (Watts ) ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Irradiacion en el plano del Arreglo (KWh/m2) Temperatura Ambiente Promedio Temperatura de los módulos FV promedio JUNIO 2006 Demanda con FV Aportación FV Demanda en el inmueble Temperatura Ambiente 0 De la irradiación captada en el plano del arreglo FV (1,733 kwh/m 2.año), el 63.8% se registró con valores de entre 550 y 900 W/m 2. El 31.2% del total de la energía utilizada en el inmueble fue proporcionada por el SFVI.

17 Esquina Verde (5/6) Efectos Preliminares en la Red de Distribución (Power Quality)* Potencia Real y Reactiva (kw, kvar) Factor de Potencia (%) Factor de Potencia (%) Hora Potencia Real PCC Potencia Reactiva PCC Factor de potencia Potencia Real FV Generada / Demanda de Potencia Real de la Carga (%) Comportamiento del FP en el PCC por la generación FV. Comportamiento del FP en el PCC en razón de la generación FV. * [1] Jiménez H., Calleja H., González R., Huacuz J. y Lagunas J. (2006), The impact of photovoltaic systems on the distribution transformer: a case study, Vol. 47, pp Energy Conversion and Management, Elsevier. * [2] H. R. Jiménez, R. González, J. M. Huacuz, G. Murguía del R., Efectos Preliminares en la Red de Distribución del Primer Sistema Fotovoltaico Trifásico en México, CIINDET 06 (IEEE) 4º Congreso Internacional en Investigación y Desarrollo Tecnológico, Octubre 13, 2006, Cuernavaca, Mor.

18 SFV de 6.5 kwp en La Paz, Baja California Sur (1/2) Si el consumidor genera localmente parte importante de lo que demanda para no ser clasificado como un usuario DAC, la energía que produce localmente tiene un doble valor económico: Continuación en la tarifa normal de servicio doméstico correspondiente 1D (costo bajo); y Toda la energía generada localmente sustituye la energía más cara para el usuario (tarifa DAC) 6.5 kwp Generador fotovoltaico en la azotea de la vivienda. Tarifa CFE aplicable de 1D (localidades con una T media mínima en verano de 31ºC. Límite DAC de 1,000 kwh/mes (precio más alto)

19 SFV de 6.5 kwp en La Paz, Baja California Sur (2/2) Resultados operacionales Desempeño del SFVI en función de la irradiación Reducción de la demanda de electricidad a la CFE (Verano del 2008 ) La energía producida por el SFVI (10,074 kwh ) representa el 41% del total consumido en la vivienda (24,463 kwh); este ahorro de electricidad en tarifa DAC generó un ahorro económico anual en la facturación- del orden de $28, M.N. El usuario pagó el 59% del monto de la facturación que hubiese tenido si toda la electricidad utilizada en la vivienda la demandara de CFE.

20 SFVI de 174 kwp; el más grande de América Latina, Wal-Mart de México (Aguascalientes, 01/2009) Esquema de autoconsumo (No Especificación CFE) 1,056 MFV que ocupan el techo de la tienda Aurrerá (2, m 2 ). El SFV generará 265,641 kwh/año; el 20% de la energía que la tienda requiere anualmente. Evitará la emisión de 140 ton/año de CO 2. GFV en la azotea de la tienda. 2 millones USD Financiado por G3 Servicios Ambientales MFV de Aleo Solar AG e Inversores SB de 6 kw * Fotos de la Cía. Walmart

21 Contribución del IIE en el Escenario Nacional Actual Resolución Res/176/2007: Se aprueba el modelo de contrato de interconexión para fuente de energía solar en pequeña escala: 10 kwp para casa habitación, 30 kwp. sistemas comerciales (Junio 2007). CFE publica Especificación técnica para interconexión a la red eléctrica de baja tensión de SFV (Agosto 2008). Se publica la Ley para el Aprovechamiento de las Energías Renovables y la Transición Energética con un fondo de alrededor de 3 mil MDP (231 Millones de USD), Nov Las Energías Renovables forman parte del Plan de desarrollo de la SENER

22 Proyecto PNUD-GEF-IIE Objetivo: Demostrar la factibilidad técnica, operacional y económica de los SFVI. Área focal: Cambio Climático co financiamientos $ Sector público Sector privado

23 Desarrollo del Inversor Fotovoltaico Espiga I (1/2) A partir del año 2003 se llevó a cabo en las instalaciones del IIE la primera fase de integración de un inversor nacional En 6 meses se tendrá listo el prototipo industrial.

24 Evolución del Inversor Fotovoltaico Espiga I (2/2) IIE Estado actual Inversor FV de 1 KVA Acciones en curso Ajustes, Pruebas Piloto y Desarrollo de Interfaz Gráfica Prototipo industrial Pasos previos al prototipo comercial Etapa industrial Inversor FV de 1 KVA Prototipo Electrónico Industrial Desarrollo del gabinete (Versión comercial) Pruebas en campo y de certificación Licenciar la tecnología desarrollada Empresario

25 Trabajos Futuros Instalación de gran escala de 150 kwp Crear la infraestructura humana; mayor enfoque en la participación del sector privado y la CFE (50% en los diplomados). Se está dando asesoría a la CRE (Comisión Reguladora de Energía) en aspectos relacionados con los instrumentos normativos de la Ley para el Aprovechamiento de las Energías Renovables y la Transición Energética a publicarse en Nov Análisis preliminar del impacto de la alta penetración del vecindario FV (previa rehabilitación de 130 SFVI debido a vandalismo). Transferencia tecnológica de un inversor fotovoltaico para interconexión a red de 1 kw acondicionado a las características del Sistema Eléctrico Mexicano.

26 Gracias por su atención! M.C. Humberto Raúl Jiménez Grajales