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Algoritmo para la localización y despacho de bancos de baterías en redes de distribución
(Ingenio Tecnológico, UTN - FR La Plata, 2022-06-10) Manassero, Ulises; Sanseverinatti, Carlos Ignacio; Loyarte, Ariel; Sangoi, Emmanuel
La utilización de medios de almacenamiento de energía en redes eléctricas se encuentra en pleno crecimiento en razón de los múltiples beneficios que aportan al sistema. En este trabajo, se presenta un algoritmo de optimización orientado a la gestión de bancos de baterías en redes radiales de distribución. El objetivo consiste en seleccionar la combinación de capacidades, posiciones en la red y la estrategia de operación más adecuada de los bancos de baterías. Se pretende optimizar un indicador global que incluye costos asociados a la adquisición de la energía por parte de la empresa distribuidora, pérdidas, operación y mantenimiento de las baterías, y penalizaciones por energía no suministrada ante escenarios de falla. La resolución se plantea en dos etapas acopladas: un algoritmo de Optimización por Enjambre de Partículas establece la ubicación y capacidades de los bancos a incorporar, y otros métodos tradicionales basados en gradientes obtienen el despacho de potencias, las pérdidas en la red y minimizan el impacto de los cortes de suministro. El algoritmo se evalúa sobre una red de distribución real, demostrando su validez para abordar un problema complejo con un número elevado de variables, siendo efectivo para optimizar el costo global.
Alternativas para mejorar la eficiencia energética de un complejo industrial aprovechando calores residuales y energía fotovoltaica
(ASADES, 2021-11-01) Sangoi, Emmanuel; Vega, Jorge Rubén; Clementi, Luis A.
En este trabajo se propone un modelo simplificado para el sistema energético de un complejo industrial petroquímico autoabastecido mediante cogeneración. El modelo se parametriza con datos disponibles en el complejo y se usa para evaluar el impacto de la incorporación de fuentes alternativas en su matriz energética. En este sentido, se analizan tres alternativas de configuración para el sistema energético actual del predio. Se propone aprovechar calores residuales con generadores eléctricos basados en ciclos Rankine orgánicos y energía solar con generadores fotovoltaicos. Luego se consideran distintas alternativas de penetración de estos recursos en base a factores ambientales de la zona y se comparan los resultados con el desempeño de la configuración actual. Se concluye que, al considerar otros recursos disponibles en el predio, es posible mejorar la eficiencia del sistema, diversificar su matriz energética y reducir el impacto ambiental.
Alternativas para mejorar la eficiencia energética de un complejo industrial aprovechando calores residuales y energía fotovoltaica
(Revista de la Asociación de Energías Renovables y Ambiente, 2021-06-10) Sangoi, Emmanuel; Vega, Jorge Rubén; Clementi, Luis A.
En este trabajo se propone un modelo simplificado para el sistema energético de un complejo industrial petroquímico autoabastecido mediante cogeneración. El modelo se parametriza con datos disponibles en el complejo y se usa para evaluar el impacto de la incorporación de fuentes alternativas en su matriz energética. En este sentido, se analizan tres alternativas de configuración para el sistema energético actual del predio. Se propone aprovechar calores residuales con generadores eléctricos basados en ciclos Rankine orgánicos y energía solar con generadores fotovoltaicos. Luego se consideran distintas alternativas de penetración de estos recursos en base a factores ambientales de la zona y se comparan los resultados con el desempeño de la configuración actual. Se concluye que, al considerar otros recursos disponibles en el predio, es posible mejorar la eficiencia del sistema, diversificar su matriz energética y reducir el impacto ambiental.
Caracterización del espectro armónico en lámparas LED y análisis del efecto de autocompensación pasiva
(IV CITTIE, 2022-09-29) Manassero, Ulises; Vega, Jorge Rubén; Sangoi, Emmanuel; Pochettino, Nicolás; Spies, Pablo; Pomilio, José A.
En los últimos años el LED se impuso como tecnología predominante en los sistemas de iluminación para aplicaciones residenciales, comerciales e industriales. Si bien estas lámparas se caracterizan por su bajo consumo y alta eficiencia energética, su gran alinealidad hace que presenten un alto contenido armónico en la corriente. El impacto de la incorporación masiva de estas lámparas en la red es condicionado por varios aspectos, entre los que se destaca: i) la inclusión o no de filtros en la fuente de la lámpara, ii) la compensación pasiva entre componentes armónicas de distintas lámparas y de otras cargas, iii) la proporción de la potencia no lineal con relación a la potencia total demandada a la red, y iv) las características de la propia red. El estudio del impacto de estas cargas no lineales en la red puede hacerse mediante simulaciones. Para ello, resulta de utilidad contar con mediciones experimentales que caractericen su consumo (por ejemplo, ante variaciones en el valor eficaz y/o el contenido armónico de la tensión) y den a conocer no solo la amplitud de los armónicos presentes en la corriente sino también su correspondiente ángulo de fase. En este trabajo se presentan mediciones experimentales realizadas con un analizador de red clase A (IEC 61000-4-30) en un conjunto de 29 lámparas LED que se comercializan en Argentina. En las mediciones se compara el espectro armónico en ángulo y fase de lámparas de distintas marcas y modelos, y se caracteriza su consumo analizando distintos parámetros eléctricos. Se analiza particularmente el fenómeno de auto-compensación pasiva entre componentes armónicas de distintas lámparas y su respuesta como “carga” ante variaciones en el valor eficaz de la tensión de alimentación. Los resultados de la compensación armónica entre varias lámparas conectadas a un mismo circuito monofásico se valida luego con mediciones experimentales en laboratorio. Los resultados muestran que estas lámparas se caracterizan en general por corrientes con un alto nivel de distorsión y un factor de potencia muy bajo. Finalmente, las mediciones de lámparas comercializadas en Argentina se comparan con las mediciones en 11 lámparas comercializadas en Brasil, y se muestran las ventajas asociadas a incluir la etapa de corrección del factor de potencia en las fuentes de estos dispositivos. Los resultados de este trabajo permiten definir una metodología de base para estudiar la caracterización armónica de distintas cargas no lineales presentes en la red. A futuro, estos resultados se usarán en simulaciones numéricas con el objetivo de estudiar el impacto de la creciente incorporación de cargas con alto contenido armónico en la red de distribución y la necesidad de exigir a nivel regulatorio una mejor calidad en las fuentes de alimentación de estos dispositivos.
Desarrollo de metodología para la comparación de obras basados en criterios de confiabilidad
(IDETEC 2020, 2021-06-21) Manassero, Ulises; Fernández, Juan Pedro; Sangoi, Emmanuel; Steinmann, Irene; Furlani, Rodrigo
Con un crecimiento promedio estimado de la demanda de electricidad a nivel nacional del 5%, la planificación de la expansión de las redes de transmisión resulta esencial para garantizar el abastecimiento futuro de la demanda. En el presente trabajo se proponen alternativas de obras para mejorar la calidad del producto y calidad de servicio de la red de transmisión en 132 kV que abastece la provincia de Formosa. Se efectúa el modelado eléctrico de la red en estudio y se simulan flujos de carga para escenarios de valle, resto y pico de demanda, a fines de evaluar los parámetros eléctricos para las distintas condiciones de operación de la red. Finalmente, se establecen un conjunto de indicadores técnico-económicos con motivo de realizar un análisis comparativo de las alternativas de obra propuestas y determinar un orden de prioridad de ingreso en servicio de las mismas. Los resultados obtenidos evidencian que los indicadores propuestos constituyen una herramienta útil para comparar el desempeño relativo de diferentes alternativas de obras que compiten para ingresar en el sistema, evaluar su impacto en la red y finalmente decidir cuál es la más conveniente para su ejecución temprana.
Distribución óptima de bancos de batería en micro redes eléctricas con alta penetración fotovoltaica
(XVII Reunión de Trabajo en Procesamiento de la Informática y Control, 2017) Clementi, Luis A.; Loyarte, Ariel; Sangoi, Emmanuel; Vega, Jorge
En el presente trabajo se considera el problema de las fluctuaciones de tensión ante disminuciones rápidas de la radiación solar en micro redes eléctricas con alta penetración de generadores fotovoltaicos. Para ello se propone una metodología basada en Optimización por Enjambre de Partículas (PSO) para decidir sobre las capacidades y localización de los bancos de baterías necesarios a los fines de minimizar la máxima fluctuación de tensión en la red. El algoritmo se aplica, a modo de ejemplo, sobre una micro red de topología radial, de baja tensión y con alta penetración de generación distribuida solar. Los resultados demuestran la utilidad de la metodología como herramienta de análisis aplicable a redes eléctricas existentes, y muestran la viabilidad de la PSO para resolver este tipo de problemas con tiempos de cómputo bajos.
Estudio de riesgo por arco eléctrico según AEA 92606. Análisis de sensibilidad de resultados
(VI ARGENCON, 2022-09) Manassero, Ulises; Loyarte, Ariel; Sangoi, Emmanuel; Fernández, Juan Pedro; Cea, Marcos; Rossi, Lautaro
Se consideran los procedimientos fijados en la norma AEA 92606 para la determinación del riesgo existente en ocasión de arco eléctrico. Estos procedimientos se aplican a un caso de estudio específico con el objetivo de analizar la sensibilidad de los resultados a la modificación de las distintas variables intervinientes. Como caso de estudio se analizan dos puntos con distinto nivel de tensión de una subestación de transformación de 13,2/0,4 kV de la ciudad de Santa Fe. Los resultados permiten apreciar la relevancia de las mencionadas variables y el grado de precisión requerido durante el relevamiento de datos para el estudio. Se destaca la importancia asociada a la correcta definición de la corriente de cortocircuito, el tiempo de arco, la distancia de trabajo y la clasificación del recinto donde se produce el arco.
Mediciones eléctricas e inspección termográfica en sistemas fotovoltaicos : experiencias en un generador fotovoltaico de baja potencia [resumen]
(Congreso de Mantenimiento en Energías Renovables, 2021-11-16) Sangoi, Emmanuel; Fernández, Juan Pedro; Vega, Jorge Rubén; Zóttico, Andrés; Torres, José Luis
En los últimos años la cantidad de sistemas fotovoltaicos on-grid en Argentina se ha incrementado, tanto a nivel de grandes parques solares centralizados como en pequeños generadores distribuidos. Las exigencias actuales de producción y eficiencia en los sistemas energéticos obligan muchas veces a mantener los sistemas funcionando de manera ininterrumpida, para lo cual la etapa de mantenimiento pasa a tener un rol cada vez más relevante. En este sentido, la medición de parámetros eléctricos y la inspección termográfica en estos generadores no solo es importante como una actividad asociada a su mantenimiento preventivo y control de desempeño energético, sino también como seguimiento de su posible impacto sobre la red eléctrica a la que se conecta. En este trabajo se tratan ambos aspectos como actividades asociadas al diagnóstico y mantenimiento de estos generadores. En la primera parte se hace referencia a la medición de parámetros eléctricos asociados principalmente a calidad de energía eléctrica y a la determinación de indicadores de desempeño energético que puede hacerse en sistemas fotovoltaicos. Se describen las variables más relevantes a medir tanto en el punto de conexión con la red eléctrica principal como en el inversor del generador, su influencia en el desempeño del sistema y las características que poseen estos registros. Del mismo modo, se mencionan algunas recomendaciones generales para mediciones en este contexto y la normativa de referencia comúnmente empleadas. En la segunda parte del trabajo se abordan cuestiones asociadas a la termografía infrarroja. Esta tecnología resulta de particular interés en los sistemas fotovoltaicos, ya que permiten detectar fallas tempranas en celdas solares y en el conexionado eléctrico del sistema en su conjunto. El análisis de esta información con imágenes térmicas junto con el conocimiento técnico especifico y la experiencia acerca del objeto medido y sus condiciones operativas permite evaluar de forma certera su condición de funcionamiento y las necesidades de acciones correctivas o preventivas para su buen desempeño. En esta parte del trabajo se mencionan conceptos, términos y definiciones generales asociados a las técnicas de inspección termográfica en general y su particular aplicación en sistemas eléctricos y generadores fotovoltaicos. Se detallan algunas características específicas para la inspección de paneles solares y se mencionan fallas comúnmente detectadas a través de esta tecnología. Finalmente, se describen los analizadores de calidad de potencia y las cámaras temorgráficas con las que cuenta el CIESE (UTN FRSF) y algunas de las experiencias académicas asociadas a esta clase de estudios en el ámbito universitario. Tanto para las mediciones asociadas a la calidad de energía y consumo, como para las de termografía, se muestran algunos resultados obtenidos con mediciones realizadas en el generador fotovoltaico de 2,88 kWp de la facultad durante inspecciones de rutina.
Modelado de una micro-fuente fotovoltaica con aporte de potencia eléctrica a una micro-red
(2014) Sangoi, Emmanuel
En este trabajo, se implementa el modelo matemático de una celda fotovoltaica policristalina para simular el comportamiento de un panel solar genérico ante variaciones en la irradiancia y la temperatura ambiente. Con el modelo de panel ya validado, se plantea como primer caso de estudio una micro-fuente solar de 9,6 kWp que se conecta directamente a la red de baja tensión. Mediante simulaciones numéricas se analiza tanto el aporte energético como las curvas de potencia eléctrica inyectadas diariamente por este tipo de recurso distribuido. El modelo considera como datos de entrada a la información meteorológica de la ciudad de Santa Fe durante el año 2010. Los resultados permiten entender las características del comportamiento de una microfuente de este tipo y son parte de la información necesaria para el modelo dinámico de una microred eléctrica.
Modelado y análisis de un ciclo rankine orgánico destinado a la producción de energía eléctrica en un proceso industrial
(5º CADI - 11º CAEDI, 2021-10-05) Sangoi, Emmanuel; Clementi, Luis A.; Vega, Jorge Rubén
Los ciclos Rankine orgánicos constituyen actualmente una de las tecnologías más usadas para el aprovechamiento de calores con limitada capacidad térmica y con temperaturas bajas o medias. En este trabajo se describe un modelo numérico simplificado que permite simular el funcionamiento estacionario de un generador eléctrico basado en estos ciclos termodinámicos. Se considera particularmente un ciclo subcrítico, con o sin recuperador de calor, lo cual abarca a la gran mayoría de las aplicaciones. Este modelo permite valorar la potencialidad de diversas fuentes térmicas (en el ámbito industrial o en otros) y también posibilita el estudio de aspectos inherentes al diseño, control y optimización del ciclo termodinámico para alguna aplicación específica. Los modelos se simularon numéricamente. Se caracterizó el funcionamiento de los generadores y la influencia de las condiciones operativas del ciclo, el fluido de trabajo empleado y las características de la fuente caliente. Como casos de estudio se analizó una posible aplicación en una planta del complejo petroquímico Puerto General San Martín (Santa Fe, Argentina). Como resultado de tal aplicación, se muestra que utilizando parte de la energía actualmente liberada al medio a través de condensadores es posible obtener ~200 kW de potencia eléctrica para inyectar en la red de la planta.
Prioridad de instalación de proyectos de generación distribuida en un corredor radial según criterio de estabilidad de tensión
(2014) Sangoi, Emmanuel; Cea, Marcos
El corredor radial del noroeste de la provincia de Santa Fe, debido a su gran extensión y demandas importantes, presenta serios inconvenientes para su operación normal frente a escenarios de máxima demanda. En trabajos anteriores el Grupo de Control y Seguridad Eléctrica ha evaluado la ubicación, el modo de despacho y los módulos de potencia más apropiados de la generación distribuida a instalar en la región. Este tipo de generación manifiesta impactos notables en los perfiles de tensión de un corredor radial. De acuerdo al desarrollo de las curvas P-V y Q-V, fue analizada la estabilidad de tensión del corredor y con ello se estableció un orden de prioridad en la ejecución de cada uno de los proyectos propuestos. Como aspecto desfavorable, se observa que una mayor inyección de potencia reduce el margen entre la tensión de colapso del sistema y la mínima admisible para la prestación normal del servicio.
Propuesta de plan de viviendas con eficiencia energética y autoabastecimiento fotovoltaico individual y colaborativo : Comparativa entre alternativas del plan ERA
(2024) Giussani, Gabriel; Masat, Fernando; Sangoi, Emmanuel; Stella, José Alberto
En la actualidad contribuir a los objetivos de desarrollo sostenible desde el punto de vista energético se debe volver un compromiso para toda la sociedad, máxime teniendo en cuenta que el sector energético a nivel mundial es el responsable de más de la mitad de la emisión de gases de efecto invernadero (GEI), responsable fundamental del cambio climático. Con el fin de lograr metas de emisión comprometidas por Argentina en el Acuerdo de París en el 2015 debemos, como ingenieros electricistas, implementar planes para una rápida transición energética que permitan disminuir la quema de combustibles fósiles para la generación de energía, como también trabajar en la eficiencia en el consumo útil de energía; de aquí surgen dos grandes metodologías para mitigar el cambio climático, una implementar generación de energía renovable y otra implementar medidas de eficiencia energética en los usos finales. Este proyecto final se centrará, en particular, en los usuarios residenciales, entonces, ¿Qué pueden hacer los usuarios residenciales de la provincia de Santa Fe para mitigar el cambio climático? En este sentido, la Empresa Provincial de la Energía (EPE) junto al Gobierno de la Provincia de Santa Fe impulsaron en los últimos años el Programa Energías Renovables para el Ambiente (ERA), que promueve las tecnologías de aprovechamiento de las fuentes renovables de energía disponible. Al ser el programa relativamente nuevo, muchos usuarios desconocen de su existencia y los beneficios que pueden obtener, entonces, ¿Qué impactos energéticos, económicos, sociales y ambientales genera su aplicación? ¿Se pueden mejorar dichos impactos con la aplicación de nuevas tecnologías en las viviendas? Para lo responder a esas preguntas, se propone buscar la mejor alternativa para diseñar un plan de 40 viviendas en el pueblo de Guadalupe Norte (Santa Fe, Argentina) que cuenten con un sistema de “Generación Comunitaria” de energía renovable. La propuesta se ajusta a la normativa y regulaciones vigentes en el tema dentro de la provincia de Santa Fe. Las viviendas tendrán igual arquitectura y contará n con sistemas de domótica, eficiencia energética y diseño bioclimático. Se priorizarán características de bajo consumo de energía eléctrica y confort para sus habitantes. La generación de energía eléctrica se llevará a cabo con la instalación de paneles solares y con la posibilidad de inyectar energía a la red en horarios de mayor generación. Para la facturación del consumo energético de las viviendas se tomará como base al programa ERA (Energía Renovable para el Ambiente). Esta normativa cuenta con dos posibilidades: Generación Individual (cada vivienda tiene su propio generador de energía renovable) o, Generación Distribuida Colaborativa (consiste en la instalación de una única planta de generación de energía de fuentes renovables y destinada al autoconsumo de un grupo de usuarios individuales). Esta iniciativa tiene como propósito analizar y mostrar los impactos energéticos, económicos, sociales y ambientales de la generación distribuida con energías renovables realizada por los usuarios de forma individual o agrupados, y a su vez, fomentar su aplicación.
Reserva rotante adicional para la regulación de frecuencia ante el acceso de parques eólicos
(VI ARGENCON, 2022-09) Cea, Marcos M.; Loyarte, Ariel; Vega, Jorge Rubén; Manassero, Ulises; Sangoi, Emmanuel; Perdomo, Mariano
El ingreso de proyectos de generación renovable intermitente, como ser la generación eólica, trae aparejados cambios en la forma en que son operados los sistemas de potencia, principalmente desde el punto de vista de la regulación de frecuencia. La experiencia ha demostrado que, si se incrementa la penetración de fuentes de origen eólico, los requerimientos de capacidad también deben aumentar, para mantener el balance de potencias activas y un margen de reserva operativa adecuado, de forma de sostener los niveles de seguridad y calidad del suministro. El trabajo tiene por objetivo realizar estimaciones de la reserva de potencia rotante adicional que debe disponerse en el subsistema patagónico argentino, para mitigar las fluctuaciones de potencia que pueden esperarse por la inserción de los nuevos proyectos de parques eólicos. Se consideran como base los lineamientos generales establecidos para la determinación de la reserva para la regulación primaria y secundaria de frecuencia en el Sistema Argentino de Interconexión. A partir de datos estadísticos que caracterizan la variabilidad de la carga y de la potencia eólica en la zona de influencia de los parques, se estiman los parámetros que describen la variabilidad de la carga neta del subsistema, incluyendo el efecto de la generación eólica.
Selección del emplazamiento para instalación de generación distribuida en un corredor radial de 132 kV. Evaluación según estudios eléctricos en régimen estacionario
(2014) Sangoi, Emmanuel; Cea, Marcos
La Argentina se encuentra inmersa en una profunda crisis energética. El retraso de inversiones en la red de transmisión ha propiciado, como solución inmediata y de corto plazo, la instalación de generación distribuida (GD). El corredor de 132 kV del noroeste de la Provincia de Santa Fe presenta una longitud extensa y demandas importantes en localidades agroindustriales. Frente a escenarios de máxima demanda, las caídas de tensión tornan dificultosa su operación normal. Por ello, han surgido proyectos de GD para instalar en la región, aunque su ubicación y potencias nominales no se corresponden a un óptimo desempeño del subsistema. En este trabajo se ha desarrollado una metodología tendiente a obtener los máximos módulos de potencia a instalar de GD y la ubicación óptima, según criterios de calidad del producto técnico, máxima eficiencia en el transporte y adaptación a las condiciones de diseño del equipamiento de las Estaciones Transformadoras (ET).
Simulación y estudio en régimen transitorio de perturbaciones en la red eléctrica de un parque industrial
(2021) Sangoi, Emmanuel; Manassero, Ulises; Loyarte, Ariel; Vega, Jorge Rubén
Este trabajo se enmarca en un proyecto que busca definir, diseñar e implementar tecnologías de respaldo para la calidad de energía eléctrica en redes de distribución. Para ello se comenzó estudiando específicamente redes eléctricas de parques industriales, por ser este tipo de usuarios uno de los más afectados por perturbaciones en la red. En este trabajo se presentan algunos resultados de la primera etapa de este proyecto, en donde se hace foco sobre los huecos de tensión y micro cortes. Para ello se modela la red de 33 kV que abastece al parque industrial Sauce Viejo (Santa Fe, Argentina) a través de dos alimentadores radiales. El modelado de la red se realizó con el software ATP, a partir del cual se simularon fallas monofásicas autoextinguibles que dan origen a perturbaciones en la tensión de todos los usuarios. Luego se propone una metodología para identificar y caracterizar los huecos de tensión y micro cortes ocasionados por las mencionadas fallas. A través de simulaciones iterativas se generó información estadística relacionada a la incidencia de estos eventos para distintos escenarios anuales, considerando aquellos factores que impactan sobre la severidad de la perturbación. Los resultados para cada escenario se cuantificaron mediante indicadores aceptados internacionalmente como el AVSEI, el SARFI y la ubicación de la perturbación en relación a la curva de inmunidad CBEMA.

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