Las Micro Redes Eléctricas con Energías Renovables Como una Forma de Combatir la Marginación de las

Comunidades Aisladas (Caso Puertecitos)

Dr. Nicolás Velázquez Limón

M.I. Rodrigo Cota Soto

Centro de Estudio de las Energías Renovables (CEENER)

Instituto de Ingeniería

Universidad Autónoma de Baja California

Cuernavaca, Morelos, Septiembre 2017

• Introducción• Opciones de electrificación rural• ¿Que es una Micro Red?• Componentes de la Micro Red• Metodología para la detección de comunidades• Objetivos del proyecto de Puertecitos• Donde esta Puertecitos?• Como se realizo la ingeniería del proyecto• Algunos resultados• Construcción

En México cerca del 10% de lapoblación (11.86 millones depersonas) no tiene servicio deenergía eléctrica y el 8.6% vive encomunidades rurales (INEGI,2010)

INTRODUCCIÓN

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¿Cuál es la mejor manera de llevarelectricidad a estas comunidades?

INTRODUCCIÓN

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Durante muchos años la instalación de generadores diéselfue la opción implementada para llevar electricidad a lascomunidades aisladas (Gutiérrez-Vera, 2000; Vera, 1992).

En estudios realizados por Martínez (1986) se encontróque el costo de los sistemas fotovoltaicos deberían bajar a$3 USD por Wp para representar una mejor opción que eldiésel.

OPCIONES DE ELECTRIFICACIÓN RURAL

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Análisis económico

Parámetros del estudio:

Opciones a evaluar:

OPCIONES DE ELECTRIFICACIÓN RURAL

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Extender la red:

• Tarifa aplicable: 1F• Distancia de la red electrica

tradicional: 60 km• Tipo de posteria:1C-3F-3H 13 KV 1/0 AWG AAC-PC RURAL

Generador Diesel:

• Potencia: 75 kVA• Precio del Diésel: 14 $/L

(MXN)

Microrred:

• 55 kW Fotovoltaico• 5 kW Aerogenerador• 522 kWh Banco Baterías• 75 kVA Generador diesel.

• Precio del diesel: 14 $/L (MXN)

~60 km

Ultimo poste de distribución

Puertecitos

OPCIONES DE ELECTRIFICACIÓN RURAL

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Análisis económico

Resultados:

Indicador Red eléctrica Microrred G. Diésel

CNE $ 8.83 $ 6.27 $ 11.11

Inversión $ 7.91 M $ 4.24 M $ 0.5 M

O&M $ 1.56 M $ 2.9 M $ 9.53 M

VPN $10.3 M $ 8.14 M $ 12.9 M

Para la comunidad de puertecitos una microrred es 30% más económicaque extender de la red eléctrica, mientras que en comparación de lainstalación de un generador diésel que opere 24/7 es 45%.

ELECTRIFICACIÓN RURAL Y MICRORREDES

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Una microrred es un sistema integrado de generación eléctrica que esta formado pormicro-generadores, almacenamiento, sistema de distribución, de control y cargas,todo trabajando como un solo sistema, el cual puede operar interconectado o asiladode la red eléctrica.

Imagen: SMA

Micro Red

Elementos que forman una Micro Red Hibrida aislada:

Micro-Generadores de energía con Recursos Renovables (Solar, eólico,hidráulica, biomasa, oceánica, geotérmica, etc.): Subsistema de producción.

Almacenamiento de energía (baterías, bombeo de agua, aire comprimido,entre otros medios). Subsistema de almacenamiento.

Generador auxiliar (diesel, gasolina u otro combustible fósil).

Gestor de la energía (administrador que integra los inversores, reguladores,seguidores de punto de máxima potencia, controladores de carga y descargade baterías, protecciones, algoritmo de control, entre otros).

Subsistema de monitoreo y control.

Red de distribución de la energía eléctrica, agua caliente, vapor, biogás, etc.Subsistema de distribución.

Diferentes tipos de cargas y su gestión.

Modelo operativo/organización de la comunidad.

Estructura y operación de una Micro-red aislada

Estructura de una Micro-red Aislada

METODOLOGÍA PARA LA DETECCIÓN DE COMUNIDADES Y LA IMPLEMENTACIÓN

DE MICRORREDES

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1ra etapa: Detección de comunidades.

2da etapa: Diseño e implementación de la microrred.

Metodología de 2 etapas:

METODOLOGÍA PARA LA DETECCIÓN DE COMUNIDADES Y LA IMPLEMENTACIÓN DE MICRORREDES

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1ra etapa: Detección de comunidades.

Comunidad Ideal:

La comunidad ideal para la instalación de una microrred seria aquella que seencuentre alejada de la red eléctrica convencional, deben vivir familias que seencuentren organizadas y que tenga un recurso natural explotable o una actividadproductiva que pueda detonarse con la existencia de un servicio eléctrico decalidad.

MICRO RED SUSTENTABLE DE SERVICIOS

ENERGÉTICOS COMUNITARIOS

Proyecto presentado en el marco de la convocatoria

S0019-2011-01 IDEAS -Fondo de Sustentabilidad

Energética para la Innovación en Energía Renovable y

Eficiencia Energética en Latinoamérica y el Caribe

Instituciones participantes:

o Centro de Estudio de las Energías

Renovables del I. de I. de la UABC

o Comisión Estatal de Energía de la B. C.

o Centro de Energía de la Universidad de Chile

PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN

APLICADA, DESARROLLO TECNOLÓGICO

E INNOVACIÓN

Proyecto aprobado por Fondo BID-CONACYT-SENER Sustentabilidad Energética

Realizar un Estudio socioeconómico y cultural de la comunidadpesquera, para considerar todos los aspectos al instalar la planta degeneración eléctrica solar/eólica y promover su aceptación deforma sostenible.

Desarrollar una micro red aislada sustentable de serviciosenergéticos para una comunidad pesquera aislada del SistemaEléctrico Nacional, que en una primera etapa contempla el diseño,dimensionamiento, instalación y prueba de una plantageneradora de energía eléctrica solar/eólica, acoplada a una microred de distribución que contiene medidores inteligentes para tenerun mayor control en el uso de la energía eléctrica.

Objetivo general:

Realizar un estudio de viabilidad técnica y económica de lasdiferentes opciones para la electrificación de las comunidadesaisladas, tomando como base la microrred instalada en lacomunidad de Puertecitos, Ensenada, Baja California yextrapolando los resultados a todo el estado buscando el efectomultiplicativo para combatir la marginación.

OBJETIVOS

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?DONDE ESTA “PUERTECITOS”?

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Ubicación

CASO DE ESTUDIO: PUERTECITOS, BAJA CALIFORNIA

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Comunidad

CASO DE ESTUDIO: PUERTECITOS, BAJA CALIFORNIA

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El poblado de Puertecitos, es reconocido por su abundantepesca y sus aguas termales que brotan entre las rocas en larivera marina.

La región tiene un gran potencial para desarrollar turismo desol y playa, así como marinas.

Explotación de los recursos pesqueros. Pesca deportiva y artesanal. Incremento del turismo. Desarrollo económico de la región.

Puertecitos como un área de oportunidad:

ESTRATEGIA DE SIMULACIÓN TRNSYS

COMO SE REALIZO LA INGENIERÍA DEL PROYECTO

Projects…

Hybrid micro grid for energy services on communities off grid

Power:• Solar Energy = 6.50 kW.

• Wind Energy = 0.55 kW.

• Electric Generator Biogas = 5.0 kW.

Pilot Plant

Micro red híbrida experimental

Projects…

Hybrid micro grid for energy services on communities off grid

Power:• Solar = 6.50 kW.

• Wind = 0.55 kW.

• Electric Generator Biogas = 5.0 kW.

Pilot Plant – Flow Diagram

Micro red híbrida experimental

CASO DE ESTUDIO: PUERTECITOS, BAJA CALIFORNIA

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Características eléctricas y perfil de demanda

Voltaje: 220 v monofasico (L-L)Frecuencia: 60 Hz

Equipos:

7 Foco fluorescente de 23W1 Microondas1 Plancha2 Televisión1 Reproductor DVD1 Modular1 Laptop1 Refrigerador1 A/C alta eficiencia 1T1 A/C 2 toneladas1 Lavadora de ropa

Projects…

CASO DE ESTUDIO: PUERTECITOS, BAJA CALIFORNIA

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Análsis técnico

MONTAJE E INSTALACION DE PLANTA HIBRIDA SOLAR – EOLICA – DIESEL

SEGUNDA ETAPA, DEL INSTITUTO DE INGENIERIA CAMPUS MEXICALI

Micro red híbrida aislada

Proyecto 174691:“MICRO RED SUSTENTABLE DE SERVICIOS ENERGÉTICOS COMUNITARIOS”

Universidad Autónoma de Baja CaliforniaUniversidad de Chile

Comisión Estatal de Energía de B.C.

Dr. Nicolás Velázquez Limón

Responsable Técnico

Objetivo: Desarrollo y construcción de una micro red sustentable de servicios energéticospara una comunidad pesquera (Puertecitos) aislada de la red eléctrica nacional.

Resumen: Se desarrollo y construyo una Planta Solar/Eólica/Diesel con banco de baterías, que está integrada por un campo fotovoltaicode 184 paneles de 300 Watts (12 “strings” de 13 paneles y dos strings de 14 paneles), que nos da una capacidad instalada de 55.2 kW, unaerogenerador de 5 kW con un diámetro de aspas de 6 m que se localiza a una altura de 20 m, un generador diesel de 75 kVA y 174baterías de 2 Volts libres de mantenimiento conectadas en serie (1500 Ah). El sistema cuenta con una red de distribución en mediatensión que proporciona energía a 20 viviendas del poblado pesquero y turístico de Puertecitos, Ensenada Baja California.

FICHA DE PROYECTO BENEFICIADOFONDO SECTORIAL CONACYT-SENER-SUSTENTABILIDAD ENERGÉTICA

CONVOCATORIA 2011-01

Menú

Mas Información

Beneficios Esperados: Incremento de la calidad de vida de la comunidad, con un desarrollo económico y social sustentable.

Contacto CONACYT

Recursos Humanos Productos Científicos Productos Tecnológicos

Redes de Colaboración: 2Formación de Acción de Recursos Humanos: 20

Publicaciones: 4

Creación y Mejora de Insumos Materiales: 2

Productos/Servicios Nuevos: 4Procesos Productivos Nuevos: 1Patentes: 2Tecnologías Transferidas: 1Infraestructura para I&D: 2

Beneficiarios: 20 familias del poblado, la escuela y dos comercios, a los cuales se les proporciona el servicio de energía eléctrica 24/7.

CONCLUSIONES

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Derivado del análisis técnico-económico del caso de estudio (Puertecitos) se determinó

que para comunidades que se encuentren alejadas a más de 40 km de la red eléctrica

tradicional las microrredes representan la mejor opción para satisfacer sus necesidades

energéticas.

Para la comunidad de Puertecitos una microrred es 30% más económica que extender la

red eléctrica, mientras que en comparación con la instalación de un generador diésel que

opere 24/7 es 45%.

CONCLUSIONES

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Es importantes empoderar a las comunidades rurales para que no solo puedan administrar

proyectos de electrificación, si no que este tipo de proyectos sirva como detonante para

acceder a otros servicios como el agua potable y el drenaje. Además que puedan potencializar

sus actividades productivas al vivir en una comunidad organizada y unida.

Los resultados obtenidos en el caso de estudio son extrapolables a otras comunidades de Baja

California, por lo tanto, se puede tener un efecto multiplicativo desarrollando un programa

estratégico de implementación de microrredes en comunidades aisladas que están viviendo en

estado de marginación.

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MUCHAS GRACIAS