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CONFIGURACIONES TÍPICAS DE LOS SISTEMAS HÍBRIDOS M.C. José Roberto Flores Hernández Instituto de Investigaciones Eléctricas M.C. José Roberto Flores Hernández.

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1 CONFIGURACIONES TÍPICAS DE LOS SISTEMAS HÍBRIDOS M.C. José Roberto Flores Hernández Instituto de Investigaciones Eléctricas M.C. José Roberto Flores Hernández Instituto de Investigaciones Eléctricas Curso Taller Internacional de Sistemas Híbridos Solar-Eólico para la Generación de Electricidad Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000

2 Contenido ãPrimeras configuraciones ãSistemas híbridos en serie ãVentajas y desventajas ãSistemas híbridos con interruptor de transferencia ãVentajas y desventajas ãSistemas híbridos en paralelo ãVentajas y desventajas ãVideo del sistema híbrido experimental del IIE Contenido ãPrimeras configuraciones ãSistemas híbridos en serie ãVentajas y desventajas ãSistemas híbridos con interruptor de transferencia ãVentajas y desventajas ãSistemas híbridos en paralelo ãVentajas y desventajas ãVideo del sistema híbrido experimental del IIE Curso Taller Internacional de Sistemas Híbridos Solar-Eólico para la Generación de Electricidad Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000

3 Primeras configuraciones En un principio los SH se clasificaban en dos categorías: –Sistemas basados principalmente en recursos no renovables con apoyo de fuentes renovables –Sistemas basados principalmente en fuentes renovables con apoyo de un generador convencional Primeras configuraciones En un principio los SH se clasificaban en dos categorías: –Sistemas basados principalmente en recursos no renovables con apoyo de fuentes renovables –Sistemas basados principalmente en fuentes renovables con apoyo de un generador convencional Curso Taller Internacional de Sistemas Híbridos Solar-Eólico para la Generación de Electricidad Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000

4 Primeras configuraciones n Sistemas basados principalmente en recursos no renovables con apoyo de fuentes renovables –Las fuentes renovables abastecían la carga durante los periodos de baja demanda; –El banco de baterías era recargado diariamente a altos estados de carga para optimizar la operación del generador; –La energía generada por las fuentes renovables era considerablemente a la demanda promedio diaria y las baterías se dimensionaban para ciclarse periódicamente a bajos estados de carga. Primeras configuraciones n Sistemas basados principalmente en recursos no renovables con apoyo de fuentes renovables –Las fuentes renovables abastecían la carga durante los periodos de baja demanda; –El banco de baterías era recargado diariamente a altos estados de carga para optimizar la operación del generador; –La energía generada por las fuentes renovables era considerablemente a la demanda promedio diaria y las baterías se dimensionaban para ciclarse periódicamente a bajos estados de carga. Curso Taller Internacional de Sistemas Híbridos Solar-Eólico para la Generación de Electricidad Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000

5 Primeras configuraciones n Sistemas basados principalmente en fuentes renovables con apoyo de un generador convencional –El generador se usaba como respaldo para abastecer la demanda durante la baja o nula disponibilidad de las fuentes renovables o para satisfacer demandas altas de carga; –Para cubrir un alto porcentaje de la demanda diaria, tanto el banco de baterías como las fuentes renovables eran significativamente más grandes que en el caso anterior. Primeras configuraciones n Sistemas basados principalmente en fuentes renovables con apoyo de un generador convencional –El generador se usaba como respaldo para abastecer la demanda durante la baja o nula disponibilidad de las fuentes renovables o para satisfacer demandas altas de carga; –Para cubrir un alto porcentaje de la demanda diaria, tanto el banco de baterías como las fuentes renovables eran significativamente más grandes que en el caso anterior. Curso Taller Internacional de Sistemas Híbridos Solar-Eólico para la Generación de Electricidad Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000

6 Comparación de opciones de generación en zonas remotas

7 Configuración Típica de un SH

8 Configuración en Serie de los SH –Toda la energía que se alimenta a la carga pasa por el banco de baterías y por un inversor para alimentar las cargas de CA; –Las cargas en CA se pueden alimentar también a través del generador; –El sistema se puede operar manual o automáticamente. Configuración en Serie de los SH –Toda la energía que se alimenta a la carga pasa por el banco de baterías y por un inversor para alimentar las cargas de CA; –Las cargas en CA se pueden alimentar también a través del generador; –El sistema se puede operar manual o automáticamente. Curso Taller Internacional de Sistemas Híbridos Solar-Eólico para la Generación de Electricidad Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000

9 Curso Taller Internacional de Sistemas Híbridos Solar-Eólico para la Generación de Electricidad Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Ventajas de la configuración en Serie n No se requiere interruptor de trasferencia entre las diferentes fuentes de energía, simplificando la interfase de salida; n La potencia de suministro a la carga no se interrumpe con el arranque del generador; n Los inversores pueden ser de señal cuasisenoidal o de onda cuadrada; n El generador puede dimensionarse de manera óptima Ventajas de la configuración en Serie n No se requiere interruptor de trasferencia entre las diferentes fuentes de energía, simplificando la interfase de salida; n La potencia de suministro a la carga no se interrumpe con el arranque del generador; n Los inversores pueden ser de señal cuasisenoidal o de onda cuadrada; n El generador puede dimensionarse de manera óptima

10 Curso Taller Internacional de Sistemas Híbridos Solar-Eólico para la Generación de Electricidad Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Desventajas de la configuración en Serie n El inversor no puede operar en paralelo con el generador, por lo que debe dimensionarse para suministrar los picos de demanda; n El banco de baterías es ciclado diariamente, reduciendo su vida útil; n La eficiencia global disminuye, que que toda la energía pasa por el banco y el inversor; n La falla del inversor provocará una pérdida total de la potencia Desventajas de la configuración en Serie n El inversor no puede operar en paralelo con el generador, por lo que debe dimensionarse para suministrar los picos de demanda; n El banco de baterías es ciclado diariamente, reduciendo su vida útil; n La eficiencia global disminuye, que que toda la energía pasa por el banco y el inversor; n La falla del inversor provocará una pérdida total de la potencia

11 Curso Taller Internacional de Sistemas Híbridos Solar-Eólico para la Generación de Electricidad Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Configuración con interruptor de transferencia n A pesar de sus limitaciones esta configuración se utiliza comúnmente hoy en día; n Esta configuración permite la operación con el generador o el inversor como una fuente alterna; n El banco de baterías puede cargarse con el generador o las fuentes renovables de energía; n La carga puede abastecerse directamente con el generador; n Puede operarse manualmente, sin embargo al aumentar la complejidad del sistema se requiere de un control automático. Configuración con interruptor de transferencia n A pesar de sus limitaciones esta configuración se utiliza comúnmente hoy en día; n Esta configuración permite la operación con el generador o el inversor como una fuente alterna; n El banco de baterías puede cargarse con el generador o las fuentes renovables de energía; n La carga puede abastecerse directamente con el generador; n Puede operarse manualmente, sin embargo al aumentar la complejidad del sistema se requiere de un control automático.

12 Curso Taller Internacional de Sistemas Híbridos Solar-Eólico para la Generación de Electricidad Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Ventajas de la configuración con interruptor de transferencia: n El inversor puede ser de señal senoidal o de onda cuadrada; n Ambas fuentes de energía pueden alimentar la carga directamente. Ventajas de la configuración con interruptor de transferencia: n El inversor puede ser de señal senoidal o de onda cuadrada; n Ambas fuentes de energía pueden alimentar la carga directamente.

13 Curso Taller Internacional de Sistemas Híbridos Solar-Eólico para la Generación de Electricidad Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Desventajas de la configuración con interruptor de transferencia: n La alimentación se interrumpe momentaneamente cuando se hace la transferencia de corriente alterna; n El generador y el inversor deben diseñarse para abastecer la demanda pico de carga; n No se puede optimizar las fuentes renovables y las no renovables Desventajas de la configuración con interruptor de transferencia: n La alimentación se interrumpe momentaneamente cuando se hace la transferencia de corriente alterna; n El generador y el inversor deben diseñarse para abastecer la demanda pico de carga; n No se puede optimizar las fuentes renovables y las no renovables

14 Curso Taller Internacional de Sistemas Híbridos Solar-Eólico para la Generación de Electricidad Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Configuración en Paralelo n Esta configuración permite que todas las fuentes de generación puedan abastecer la carga de manera separada; n El inversor bidireccional puede cargar el banco de baterías (rectificador) cuando existe un exceso de energía disponible en el generador; n El inversor puede actuar como convertidor CD/CA bajo condiciones normales de operación; n El inversor bidireccional puede proporcionar las cargas picos de demanda con una estrategia de control cuando el generador esta sobrecargado Configuración en Paralelo n Esta configuración permite que todas las fuentes de generación puedan abastecer la carga de manera separada; n El inversor bidireccional puede cargar el banco de baterías (rectificador) cuando existe un exceso de energía disponible en el generador; n El inversor puede actuar como convertidor CD/CA bajo condiciones normales de operación; n El inversor bidireccional puede proporcionar las cargas picos de demanda con una estrategia de control cuando el generador esta sobrecargado

15 Curso Taller Internacional de Sistemas Híbridos Solar-Eólico para la Generación de Electricidad Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Pachuca, Hidalgo 17 al 20 de octubre del 2000 Ventajas de la Configuración en Paralelo n La carga del sistema se puede satisfacer de manera óptima; n La eficiencia del generador se puede eficientar al máximo; n El mantenimiento del generador puede minimizarse; n Es posible cubrir la demanda pico, disminuyendo la capacidad nominal del generador, del banco de baterías, del inversor y de los recursos renovables disponibles. Ventajas de la Configuración en Paralelo n La carga del sistema se puede satisfacer de manera óptima; n La eficiencia del generador se puede eficientar al máximo; n El mantenimiento del generador puede minimizarse; n Es posible cubrir la demanda pico, disminuyendo la capacidad nominal del generador, del banco de baterías, del inversor y de los recursos renovables disponibles.


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