Green renewable energy Blue renewable energy Energy efficiency By Manuel Rico-Secades 9 June 2015 ce3i2 Group Actividades de investigación en manejo de energías renovables mediante electrónica de potencia en la Universidad de Oviedo, Asturias, España Speaker: Manuel Rico-Secades Dr Ingeniero Industrial EPI-GIJON Asturias – Spain http ://mrico.dieecs.com/ E-mail: [email protected]9 de junio de 2015 - Hotel Quinta Las Flores – Cuernavaca – Morelos – MEXICO Webpage : http://www.cenidet.edu.mx/ENERGIAS-RENOVABLES/index.html 1 er TALLER DE APLICACIONES DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA EN EL MANEJO DE ENERGIAS RENOVABLES
Transcript
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Actividades de investigación en manejo de energías renovables mediante electrónica de potencia en la Universidad de Oviedo, Asturias, España
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables• Lighting Smart Grids (Redes Inteligentes de Alumbrado)• Renewable Oceanic Energies (Energías Renovables de Origen
Marino)
5. Taller de Energías Renovables (WRE-Workroom on Renewable Energy): Una iniciativa educacional
1er TALLER DE APLICACIONES DE
ELECTRÓNICA DE POTENCIA EN EL MANEJO
DE ENERGIAS RENOVABLES
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1. Universidad de Oviedo
www.uniovi.es
Universidad Oviedo (siglo XVI)
Fernando de Valdés SalasInquisidor general “Consejo Real de Castilla”
Una de las universidades
mas antiguas de España:
400 años de historia
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HEREEUROPE
1. Universidad de Oviedo
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ASTURIAS
1. Universidad de Oviedo
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Mar Cantábrico EPI-GIJON
Ciencias básicas y Humanidades(Parte histórica)
La única Universidad de la RegiónAQUÍ
1. Universidad de Oviedo
EPMIngeniería de Minas,
Forestal y Civil
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Un entorno natural excepcional• Región lluviosa de gran belleza natural
• Tres zonas bien diferenciadas: • Zona de montaña (Picos de Europa)• Zona interior con bosques, valles y gargantas.• Zona de playa con acantilados, playas y arrecifes
7 profesores doctores :Dr. Marcos Alonso (coordinador)Dr. Manuel Rico-SecadesDr. Emilio LópezDr. Antonio Calleja Dr. Javier Ribas Dr. Jesús CardesínDr. David Gacio (NormaGrup)
2 Técnicos de Laboratorio
Estudiantes de Grado, Master y Doctorado
Colaboración active con otros grupos de I+D y empresa: Grupo de Ingeniería Hidráulica (Energías Renovables de Origen Marino)Grupo NormaGrup (powered by Normalux)Grupo TSK
3. Grupo de I+D: ce3i2
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iluminación
electrónica
industrial
conversión eficiente de energía
Power electronics
Renewable energies
Energy efficiency
Automation
Microcontrollers
DSPs
Instrumentation
Communications
Photometric
Colorimetric
Light sources
Applications
3. Grupo de I+D: ce3i2
ce3i2
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Equipamiento mas significativo
Equipamiento singular específico del grupo
•Fotómetros y colorímetros (esfera integradora)
•Equipos para medida y generación de ozono
•Sondas de corriente y de alta tensión
•Sistemas de adquisición de datos
•Sistemas de desarrollo de MCU/DSP
Equipamiento básico de un laboratorio de Electrónica
•Osciloscopios, polímetros, vatímetros,…
•Fuentes de alimentación
•Generadores de formas de onda
•Pequeño taller mecánico
Equipamiento compartido con otros grupos de I+D
•Cámara para ensayos térmicos (-20º hasta +70º)
•Medida de EMI radiado y conducido en cámara anecoica
•Fabricación de circuitos impresos
•Fabricación de elementos magnéticos (bobinadora)
•Unidad administrativa
3. Grupo de I+D: ce3i2
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EmpresasNormagrup (Normalux) Duro Felguera ARCELOR-MITTALThyssen Norte S.A. Electrozemper S.A. Disyuntor Regulador ASD S.A. Duro Felguera S.A. Grupo de empresas Temper Inisel (Grupo INI)Alcatel Standard Eléctrica General Electric CGR Azafrán de España S.A.Supermercados Alimerka ELMA S.A. Estudio Desarrollos Eléctricos S.L.Hispanomontajes S.L. ENIA ZitronGrupo TSK Noliac (Dinamarca) Kelman ltd (Reino Unido)
Ferreirolux Ltd (Portugal) U-Aerials & Communications (Reino Unido) Dunsmore Data & Information ltd (Reino Unido)PRC Krochmann GMBH (Germany)
Universidades y Centros de Investigación
Universidad Politécnica de Madrid (Spain) Universidad Politécnica de Cataluña (Spain)Universidad de Valencia (Spain) Universidad de Cantabria (Spain)Universidad de Vigo (Spain) Glasgow Caledonian University (UK)University Colleague Cork-NUI (Ireland) CPAT Toulouse – University of Toulouse III (France)CENIDET (México) Instituto Tecnológico de Veracruz (Mexico)UFSM-Universidade Federal de Santa Maria (Brasil) Instituto Tecnológico de Coimbra (Portugal)Universidad Roma-La Sapienza (Italia) University of Nottingham (UK)Chalmers University (Sweden)
Colaboraciones externas (partners)
3. Grupo de I+D: ce3i2
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• Lighting Smart Grids
• Renewable Oceanic Energies
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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USO DE ENERGÍA EN ILUMINACIÓN
Alumbrado
urbano 8%Industrial
16%
Residencial
28%
Servicios
48%
14,000 TWh Mundo
36 TWh Europa
5.34 TWh España
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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Cortesía mexico.cnn.com
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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OVIEDO
GIJÓN
AVILÉS
ASTURIAS de noche
ESPAÑA
Mar Cantábrico
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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Fuente: Instituto astrofísico de Canarias
CONSUMO DE ENERGÍA POR HABITANTE
(ALUMBRADO PÚBLICO)
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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Fuente: Instituto astrofísico de Canarias
POTENCIA PROMEDIO DE CADA LÁMPARA
> 160 W !!!!!
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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España: (PARA PENSAR)
TENIENDO EN CUENTA LOS DATOS ANTERIORES
5 HABITANTES = 1 LÁMPARA DE 160 W
(Datos año 2011)
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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100.000 inhabitants
19.692 lamps
160 W/lamp
Power3.1 MW
Energy11.5 GWh/year
10 hours/day
100%
(a) INITIAL
100.000 inhabitants
19.692 lamps
100 W/lamp
Power1.9 MW
Energy7.2 GWh/year
10 hours/day
100%
(b) LED lighting37.5% energy savings
100.000 inhabitants
19.692 lamps
100 W/lamp
Power1.9 MW
Energy5.4 GWh/year
5 hours/day
100%
5 hours/day
50%
(c) LED lighting & Regulation53.1% energy savings
EL AHORRO DE ENERGÍA ES EL PRIMER PASO
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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Oviedo – Asturias – Spain
The cleanest city in Spain in 2015
Partner:
EJEMPLO
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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Old lighting
(discharge lamps)
New lighting
(LED lamps)
Ciudad de Oviedo
Oviedo – Asturias – Spain
The cleanest city in Spain in 2015
Partner:
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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100.000 inhabitants
19.692 lamps
100 W/lamp
Power1.9 MW
Energy stored
2 days operation
10 hours/day at 100%
39.4 GWh
Power1.9 MW
During 20 hours
Por qué no:
Almacenamiento de energía
Generación de energía (granja urbana)
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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LED
DRIVER
LED LAMP
INTERNAL DC BUS
POWER
SUPPLY
(PFC STAGE)
MAINS
UN EQUIPO DE ILUMINACIÓN CLÁSICO
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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LED
DRIVER
LED LAMP
INTERNAL DC BUS
POWER
SUPPLY
(PFC STAGE)
MAINS+
BI-DIRECTIONAL
CONVERTER
BMS SYSTEM
BATTERY
ALUMBRADO DE EMERGENCIA
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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LED
DRIVER
LED LAMPINTERNAL DC BUS
+
BI-DIRECTIONAL
CONVERTER
BMS SYSTEM
BATTERY
SOLAR PV
MPPT
SYSTEM
WIND
GENERATOR
MPPT
SYSTEM
ALUMBRADO AISLADO
Incorpora energías renovables
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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LED
DRIVER
LED LAMPINTERNAL DC BUS
POWER
SUPPLY
(PFC STAGE)
MAINS
+
BI-DIRECTIONAL
CONVERTER
BMS SYSTEM
BATTERY
SOLAR PV
MPPT
SYSTEM
WIND
GENERATOR
MPPT
SYSTEM
UN SISTEMA DE ILUMINACIÓN
Con energías renovables
Con respaldo de red
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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LED
DRIVER
LED LAMPINTERNAL DC BUS
BI-DIRECTIONAL
CONVERTER
ENERGY
RECOVERY
CAPABILITY
AC GRID
+
BI-DIRECTIONAL
CONVERTER
BMS SYSTEM
BATTERY
SOLAR PV
MPPT
SYSTEM
WIND
GENERATOR
MPPT
SYSTEM
NUEVO CONCEPTO
RED INTELIGENTE DE ALUMBRADO
Energías renovables
Almacenamiento distribuido
Capacidad de almacenar y de
entregar energía
CARGA INTELIGENTE
ALMACENAMIENTO DISTRIBUIDO
GRANJA URBANA
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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LED
DRIVER
LED LAMPINTERNAL DC BUS
BI-DIRECTIONAL
CONVERTER
ENERGY
RECOVERY
CAPABILITY
DC GRID
+
BI-DIRECTIONAL
CONVERTER
BMS SYSTEM
BATTERY
SOLAR PV
MPPT
SYSTEM
WIND
GENERATOR
MPPT
SYSTEM EXTERNAL DC BUS
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
RED INTELIGENTE DE ALUMBRADO
• Energías renovables
• Almacenamiento distribuido
• Capacidad de almacenar y de entregar
energía (distribuido)
• Bus de continua
CARGA INTELIGENTE
ALMACENAMIENTO DISTRIBUIDO
GRANJA URBANA
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LED
DRIVER
LED LAMPINTERNAL DC BUS
BI-DIRECTIONAL
CONVERTER
ENERGY
RECOVERY
CAPABILITY
DC GRID
SOLAR PV
MPPT
SYSTEM
WIND
GENERATOR
MPPT
SYSTEM
EXTERNAL DC BUS
LED
DRIVER
LED LAMPINTERNAL DC BUS
BI-DIRECTIONAL
CONVERTER
ENERGY
RECOVERY
CAPABILITY
SOLAR PV
MPPT
SYSTEM
WIND
GENERATOR
MPPT
SYSTEM
+
BI-DIRECTIONAL
CONVERTER
BMS SYSTEM
BATTERY
+
BI-DIRECTIONAL
CONVERTER
ENERGY
RECOVERY
CAPABILITY
AC GRID
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
RED INTELIGENTE DE ALUMBRADO
• Energías renovables
• Almacenamiento centralizado
• Capacidad de almacenar y de
entregar energía centralizado
• Bus de continua
CARGA INTELIGENTE
ALMACENAMIENTO CENTRALIZADO
GRANJA URBANA
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Street
Lamppost
Path
Lights
Traffic
LightsStreet Signs
Publicity
LIGHTING SMART GRID
Bus ShelterRecreational Area
Zebra Crossing
URBAN FORNITURE
Solar
Energy
Energy
HarvestingWind
Energy
Efficient use of
Water
(recycling,
energy
generation)
RENEWABLE
ENERGY IN CITY CONTEXTNEW SERVICES
EV charger
(bicycle, Bike,
car,….)
Energy Storage
Grid interconnection
SMART GRID
MODULES FOR A SMART CITY
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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Public Lighting Systems with energy generation capability
Previous Project: ENERLIGHT
Actual Project: LITCITY and DCLIT
Partner:
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
POWER ELECTRONICS
RENEWABLE
ENERGYAproximadamente el 71% de la tierra el mar
2610360 km
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4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
RENEWABLE
ENERGY
Reacciones nucleares en el sol
Gravedad
(Luna y Sol)
Otros
(p.e. gradiente salino)
¿DE DONDE VIENE LA ENERGÍA DE LOS OCEANOS?
Salinity Gradient Power
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4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
PW1741510 petaP
Durante 365 dias
EJaprox 000.500,5
1810 exaEPower
6% se refleja en la atmosfera
16 % lo absorbe la atmosfera
20% lo reflejan las nubes
3% lo absorben las nubes
51% absorbido por tierra y océanos
Tierra 14.8 % Océanos 36.2%
Energía
Tierra1 Wh = 3600 J
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4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
PW73
Power
Annual energy
EJaprox 000.000.2
Comparaciones con energía
•Consumo de toda la tierra en combustibles fósiles = 380 EJ
(5000 veces este valor)
•Un huracán = 38 EJ
•La bomba atómica mas grande probada = 0.24 EJ
•Una planta de generación de 1GW que trabaje 7000 horas al año = 0.025 EJ
•La bomba de Hiroshima = 0.000084 EJ = 84 TJ
Comparaciones con potencia
•Un terremoto de magnitud 8 Ritcher = 1.6 PW
•Una gran erupción volcánica = 0.1 PW
Oceans 36.2%
CONSUMOS DE ESPAÑA
44 GW
260 TWh
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Energy from Waves
Energy from Wind
Thermal Energy
Solar Energy
Energy from
ocean current
73,000.000 GW
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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MAREAS
(Tidal energy)
SOL
LUNA
TIERRA
Potencia estimada de 3 TW
(800 GW indican los expertos
que puede ser utilizada)
800 GW
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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Salinity Gradient Power
951 GW
España
Rio Ebro
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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Partner:
Engineering Hydraulic Group
4. Líneas de I+D relacionadas con las energías renovables
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http://mrico.dieecs.com/wre
5. WRE-Workroom on Renewable Energy: Una iniciativa educacional
