Mini-redes fotovoltaicas híbridas una solución donde la red no alcanza

Transcripción

1 Mini-redes fotovoltaicas híbridas una solución donde la red no alcanza Dipl. -Ing. Brisa Ortiz Fraunhofer-Institute for Solar Energy ISE Experiencias y Perspectivas Internacionales de la Electrificación Rural Fotovoltaica Instituto de Investigaciones Eléctricas IIE, Cuernavaca México 25 November 2010

2 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

3 El Programa ESMAP Energy Sector Management Assistance Program Energia Renovable y Convencional Sistemas de 50W a 50MW Mini-red kw Pueblos Biomasa, Viento, Hidraulica, Geotermia

4 Mini-redes fotovoltaicas de la IEA tarea 11 El concepto de la IEA

5 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

6 Una nueva generación de mini-redes fotovoltaicas híbridas 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 Hybrid PV Systems and Mini-Grids Fraunhofer ISE

7 Diseño general de un sistema fotovoltaico híbrido DC-Bus PV generator Charge regulator Wind turbine battery charger storage battery Inverter house grid Motor generator battery charger Image: Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany

8 Diseño general de un sistema fotovoltaico híbrido y usuarios DC DC-Bus PV Generator Charge Regulator DC Consumer Wind turbine Battery Charger Batterie Inverter AC Consumer Motor Generator Battery Charger Bild: Fraunhofer ISE, Solarpraxis AG

9 Diseño general de un sistema fotovoltaico hibrido AC-Bus PV Generator Inverter AC Consumer Bidirectional Inverter Wind turbine Motor generator Batterie Bild: Fraunhofer ISE, Solarpraxis AG

10 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

11 Administración inteligente de la energía Determinación de la generación actual del sistema Determinación del estado de carga de la batería Energy Supply Management Battery Management Demand Side Management Energy Management System Determinación del consumo Desempeño del sistema Operating Concept La estrategia de operación Comunicación y coordinación con las influencias externas del sistema

12 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

13 Experiencias con Mini-Redes Asia del Sur China Brasil México

14 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

15 Identificación, verificación de los servicios de energía y su desarrollo a futuro 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 Survey results Reference case actual S1 S2 S3 actual S1 S2 S3 Energy Demand kwh/d

16 El caso de China Mini-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)

17 El caso de Brasil Sustitución de Mini-redes Diesel 21 kwp PV 60 kva Diesel generador Sin baterias!!! Solo 10 % de la electricidad consumida anual es cubierta por FV Source R. Rüther

18 Nuevas Tecnologias CPV off-grid for water pumping, desalination and irrigation in Egypt Charge Controller Concentrix Inverters Battery Dump Load Desalination Submersible Pump Irrigation Power line Proprietary communication UESP

19 México acceso ala electricidad 2000 Potencial para mini-redes 99% casas-habitación en ciudades 92% casas- habitación en comunidades de entre 1000 y Habitantes 80 % casas- habitación en comunidades de entre 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 96,2 85,3 64,0 stadtische Bevölkerung semi-stadtische Bevölkerung ländliche Bevölkerung indio- Bevölkerung

20 El programa para la electrificación rural Servicios energéticos integrados para pequeñas localidades 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: ,000 US$ Donación GEF por US$ ,000 Préstamo Banco Mundial por US$ ,000 Fondos del Gobierno de México por US$ ,000

21 Estudio de pre-factibilidad en Isla Natividad Substitucion de Diesel 150 familias 450 habitantes Otros usuarios : la escuela una clinica Una fabrica de produccion de abulon Consumo promedio diario de 2849 kwh Potencia maxima de 200 kw

22 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

23 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!

24 Gracias por su atención