FRSF - INVESTIGACIÓN Y PRODUCCIÓN CIENTÍFICA

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Author: search.filters.author.Manassero, UlisesStart date: 2022

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    Rentabilidad económica del vehículo eléctrico mediante el análisis de sensibilidad de variables económicas
    (4º Congreso sobre Medios de Transporte y Tecnologías Asociadas, 2023-09-06) Lucero, Facundo; Perdomo, Mariano M.; Manassero, Ulises; Vega, Jorge Rubén; Marelli, Pablo; Fernández, Juan P.
    El contexto energético global requiere un accionar multisectorial para cumplimentar metas ambientales en pos de un crecimiento sostenible. El sector del transporte se encuentra entre aquellos más influyentes en la coyuntura, por lo que presenta un gran potencial para efectuar cambios trascendentales. La movilidad eléctrica lidera los vectores de cambio en el sector, presentando múltiples ventajas frente a la tecnología convencional. Sin embargo, existen barreras para su inserción que se ponen en discusión mediante políticas que faciliten su adquisición y uso. El presente trabajo compara dos modelos de vehículos equivalentes mediante el análisis de la evolución del costo en el tiempo, para esto se consideran distintos escenarios de sensibilización. Por un lado, la variación en el costo de adquisición, estableciendo escalones de reducción en los precios, y en la eficiencia de los vehículos eléctricos. Por el otro, las tarifas de energía utilizadas, las cuales surgen del análisis de los nuevos segmentos tarifarios, según los niveles de ingresos y consumo de cada usuario. Los resultados muestran una alta incidencia de los costos de adquisición en la inviabilidad del cambio de tecnología. Contrariamente, la mejora de la eficiencia de los vehículos no modifica drásticamente la evolución de los costos en el tiempo. En cuanto a la diferencia entre sectores tarifarios, si bien el costo desarrollado difiere, no resulta relevante para determinar la viabilidad en el uso de una tecnología por sobre la otra.
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    Estudio de inserción de una flota de buses eléctricos en una red de distribución típica utilizando Pandapower
    (VI SeNE, 2022-11-25) Lucero, Facundo; Perdomo, Mariano; Manassero, Ulises; Rossi, Lautaro D.; Banegas, Juan Marcos
    Distintas políticas gubernamentales pretenden incentivar el uso de la movilidad eléctrica como maniobra de pugna contra la contaminación ambiental derivada del sector del transporte. La transición de buses convencionales de transporte de pasajeros a buses eléctricos es una alternativa con elevado potencial para direccionar los primeros escenarios de cambio hacia una movilidad sustentable. No obstante, los perfiles de demanda de energía de flotas de buses eléctricos pueden contribuir significativamente al desmejoramiento de la calidad del servicio en las redes de distribución. Dentro del contexto expuesto, en el presente trabajo se pretende estudiar el impacto en la red de la transición de una flota de buses convencionales hacia otra de buses eléctricos. Con este fin se modelaron distribuidores de una red de distribución urbana estándar, los cuales abastecerán las nuevas demandas en análisis. Los distribuidores se caracterizan con sus perfiles de carga semanales representativos para escenarios de demanda de invierno y verano. Se adopta como unidad de estudio a la ciudad de Santo Tomé (Santa Fe, Argentina). Para las etapas de modelado y simulación de la red eléctrica se hace uso del paquete panda-power de Python. Por otra parte, se propone una metodología de selección de tecnologías de sistemas de carga para los depósitos de buses eléctricos. Se adoptan dos modelos de buses eléctricos con características similares en lo relativo a cantidad de pasajeros que admiten los buses convencionales disponibles actualmente. En base a la condición actual de la flota de buses convencionales que componen el transporte urbano de pasajeros de la zona de estudio, se determinan las distancias diarias típicas de recorrido y los tiempos y horarios de los distintos recorridos. Luego, se estiman los consumos de energia de los buses eléctricos y se construyen sus perfiles de carga, según las estrategias y tecnologías de carga de baterías seleccionadas considerando una demanda de potencia en función del estado de carga de las baterías de los buses eléctricos. Por último, se realizan simulaciones de flujos de potencia con la incorporación de la demanda de potencia modelada de las flotas de buses eléctricos y se determina su impacto en las condiciones de operación de la red. Los resultados obteni-dos muestran que el reemplazo de buses convencionales por eléctricos se puede realizar sin ocasionar problemas en los niveles de operación de la red. Solo para alguna variante parti-cular, puede requerirse la instalación de una subestación transformadora que abastezca la demanda particular de la recarga de buses eléctricos.
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    Inserción admisible de vehículos eléctricos en la red de distribución de una ciudad : un enfoque probabilístico
    (XII SeNE, 2023-10-05) Perdomo, Mariano Miguel; Manassero, Ulises; Vega, Jorge Rubén
    La conciencia sobre el desarrollo sostenible ha incrementado los esfuerzos orientados a disminuir los consumos energéticos y las emisiones indeseables para el medioambiente y la salud de las personas. En los últimos años ha crecido el fomento y el uso de vehículos eléc-tricos (VEs), y esta tendencia en el sector del transporte modifica los patrones de demanda de energía eléctrica por parte de los usuarios. A su vez, las demandas son características de cada región en particular, dependiendo de los modelos de VEs de más fácil acceso para la población, las distancias diarias medias recorridas, los horarios de arribo al hogar, las con-diciones climáticas y los tipos de tarifas aplicadas, entre otras variables. El presente trabajo propone modelar probabilísticamente la demanda de VEs de una ciu-dad y realizar simulaciones de flujos de potencia que permitan inferir un nivel aproximado de inserción admisible de VEs en la red de distribución. El nivel de inserción de VEs se calcula como la relación entre el número de VEs y la cantidad de vehículos convencionales existentes. Específicamente, se adopta como laso de estudio la red de distribución de la ciudad de Santo Tomé (Santa Fe, Argentina). El modelado considera un enfoque estadístico para las distancias transitadas, los horarios de arribo al hogar, y los consumos por distancia recorrida. Por otra parte, se considera una recarga lenta de los VEs de 3 kW y una eficiencia de recarga del 95%. El modelado de la red se implementa en Python, utilizando la librería de acceso abierto Pandapower. Los resultados de simulación sugieren que la red actual admite un porcentaje considera-ble de inserción de VEs. Asimismo, es posible identificar aquellos distribuidores críticos que sólo podrían admitir un reducido nivel de inserción de VEs. En conclusión, el modelado pro-babilístico de la demanda de VEs permite determinar el nivel admisión de este nuevo tipo de tecnologías en la red de estudio y en cada distribuidor. En base a proyecciones temporales de la adquisición de VEs, es posible estimar el tiempo en que se incumplirán los niveles admisibles de operación de la red, permitiendo así planificar obras de infraestructura orien-tadas a soportar este nuevo patrón de demanda. Por otra parte, se destaca la importancia de contar con datos reales del comportamiento de los usuarios en la región de estudio para lograr modelos de demanda más precisos.
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    Protection location in distribution networks using particle swarm optimization
    (VII ARGENCON, 2024-09-20) Loyarte, Ariel S.; Manassero, Ulises; Sanseverinatti, Carlos I.; Rossi, Lautaro D.
    Circuit breakers in radial topology distribution networks protect the system against short circuits. In addition, other switching devices are usually used to reconfigure the network in post-fault scenarios, thus reducing the number of affected users. This strategy is intended to reduce the loss of profits for the distribution company, as well as the economic penalties it must face due to the energy not supplied (ENS) under these conditions. This work proposes the implementation of a particle swarm optimization algorithm (PSO) to determine the best location of new protection circuit breakers to be incorporated in the system, in order to minimize the total annual ENS, without violating usual operational constraints. For this purpose, it is combined with other procedures designed to simulate faults on a mathematical model of the network, determine the operating protection and the best possible reconfiguration. The applications are tested on a network in the province of Santa Fe (Argentina), from which it is shown that an inadequate location of the new protections may result in counterproductive situations in terms of the obtained ENS. On the other hand, the tests show that the developed methodology converges to the optimal solution with substantially lower computation times than those demanded by other evaluated alternatives, such as direct search solutions and Monte Carlo simulations. To improve the performance of the PSO, it is combined with a clustering technique that divides the solution space into smaller subdomains, thus enabling a more effective exploration by the algorithm.
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    Caracterización de la demanda en usuarios residenciales de Santa Fe
    (XI IDETEC, 2024-10) Basilio, Kevin T.; Nagel, Roberto J.; Sangoi, Emmanuel; Manassero, Ulises
    El sector residencial representa un porcentaje significativo de la demanda eléctrica de la provincia de Santa Fe. En este contexto, caracterizar los perfiles de cargas típicos de los usuarios de este segmento es de gran interés para estudiar cuestiones asociadas a eficiencia energética, calidad de energía y gestión de la demanda. En este trabajo, se presentan los primeros resultados de esta caracterización. El proyecto que enmarca el estudio busca caracterizar los perfiles de demanda de usuarios residenciales en la provincia, comprender las componentes de sus consumos y considerar las características de su impacto en la red de distribución eléctrica. Para esto, se recurrió al análisis de mediciones históricas en distribuidores de energía eléctrica de la Empresa Provincial de la Energía y se midieron puntualmente perfiles residenciales en usuarios residenciales de la ciudad por medio de analizadores de redes eléctricas. Ambas mediciones se han correlacionado también a los registros de temperatura ambiente para cada periodo. Para la representación de resultados y evaluación de datos se usó Python y Power BI.
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    Inserción de usuarios residenciales electrointensivos en el SADI : análisis económico de propuesta de obras en 500 kv para eliminar restricciones
    (XI IDETEC, 2024-10) Manassero, Ulises; Marelli, Pablo; Acosta, Javier; López, Diego; Fernández, Juan Pedro
    Con el propósito de establecer un uso más eficiente de los hidrocarburos de Argentina, en trabajos anteriores, los autores analizaron el impacto técnico en el sistema de transporte de energía eléctrica de una nueva matriz energética primaria caracterizada por una menor participación del gas natural a partir de la reducción gradual de su consumo a nivel residencial dado por el reemplazo de equipos gasodomésticos por electrodomésticos. Se analizaron metas de conversión del 10, 20 y 30% de los usuarios, adoptando un período de estudio de cinco años. Se proyectó la demanda adicional y se evaluó el impacto de la potencia adicional sobre el sistema de 500 kV, identificando restricciones en perfiles de tensión y saturación de transformadores. Para lograr un suministro de energía confiable, se propuso un conjunto de obras a ingresar en los diferentes años. En este trabajo se realiza el estudio de rentabilidad económica de las obras propuestas, a partir de una metodología de análisis de costos que incluye las pérdidas técnicas, la energía no suministrada, el ingreso adicional por facturación de energía eléctrica y el excedente de gas natural disponible con posibilidad de exportar. Se adoptan como índices de rentabilidad el Valor Actual Neto y la relación Beneficio-costo. Los resultados, en términos generales, presentan niveles de rentabilidad nula de las obras, con el fin de abastecer la demanda adicional, lo cual implica o bien reducir los márgenes de conversión o impulsar políticas de generación distribuida renovable, de modo de aliviar el sistema de transporte y favorecer el cambio de la matriz energética primaria de Argentina hacia otra más sustentable.
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    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.
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    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.
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    Planificación de la generación en un sistema interconectado de micro-redes
    (IV CITTIE, 2022) Loyarte, Ariel; Sanseverinatti, Carlos Ignacio; Manassero, Ulises
    Una micro-red se conforma a partir de una red eléctrica de baja potencia con generación distribuida de diversa índole, pudiendo eventualmente incluir sistemas de almacenamiento de energía. En general, este tipo de redes se caracteriza por presentar una demanda con alta variabilidad. Por esta razón, para el abastecimiento integral de los consumos, resulta imperioso el uso de complejos mecanismos de control de potencia y medios de generación de rápida respuesta. En este contexto, un sistema de múltiples micro-redes interconectadas puede proveer alternativas en cuanto a la planificación en el despacho de la generación. Algunos autores sostienen que la estructura de micro-redes interconectadas es adecuada para la implementación de redes eléctricas inteligentes de baja escala, incorporando al sistema un mercado de intercambio energético y posibilitando el abastecimiento en regiones más amplias. Es por eso que, en este trabajo, se estudia la factibilidad de un sistema interconectado de micro-redes para asignar a una de las participantes la función de compensación de la elevada variabilidad de la demanda, operando exclusivamente como red exportadora en el mercado de intercambio. Se proyecta que las restantes micro-redes planifiquen su generación en configuraciones simples, con mínimas variaciones diarias, reduciendo la complejidad de los sistemas de control. Se analizan indicadores económicos y energéticos para evaluar la conveniencia de la propuesta. El estudio se realiza mediante simulaciones numéricas ejecutadas a partir de un modelo matemático del sistema basado en el formalismo DEVS (Discrete EVent System Specification, en su designación original en inglés), generado en trabajos previos. El formalismo DEVS provee un conjunto de especificaciones diseñadas para modelar y posteriormente simular sistemas de eventos discretos, que logra resolver eficazmente la ocurrencia simultánea de eventos, aquí manifestada como variaciones de demanda, generación y transacciones de intercambio, que se registran superpuestas. Los resultados, de acuerdo con múltiples casos de prueba simulados, demuestran la validez de la propuesta, sus beneficios, y destacan las limitaciones y exigencias técnicas en cuanto a la capacidad requerida por la micro-red exportadora.
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    Análisis del impacto sobre la red de subtransmision de la provincia de Entre Ríos de generación renovable gestionable y no gestionable
    (IV CITTIE, 2022) Cea, Marcos; Manassero, Ulises; Cano, Damián; Acosta, Javier; López, Diego; Torres, José Luis
    El incremento de la demanda de energía eléctrica requieren como contraparte ampliaciones del parque de generación de energía para abastecer la misma. A raíz del cambio en los paradigmas, en la actualidad se busca cubrir parte de esta demanda, a partir de recursos renovables e incluso reducir la generación de tipo convencional. Considerando que las inversiones en generación distribuida renovable en una red eléctrica de distribución se producen de manera progresiva y no en forma conjunta, y a su vez, que es requerimiento determinar el impacto de dichos proyectos en el comportamiento y operación del subsistema en el cual ingresan, y, partiendo de estudios previos de factibilidad del ingreso de centrales térmicas de biogás y parques fotovoltaicos, en el presente trabajo se analizan cuáles proyectos son los más beneficios para el sistema interconectado provincial de Entre Ríos. Se definen y estudian tres indicadores técnicos de operación: potencia nominal de la generación distribuida renovable, variación porcentual de tensión promedio en nodos por potencia inyectada y variación porcentual de pérdidas activas del alimentador por potencia inyectada. En función de los indicadores, se asigna un orden de prioridad a cada proyecto propuesto para su ingreso en la red. Finalmente, con simulaciones de flujos de potencia se evalúa el impacto que produce la operación en conjunto de las distintas centrales conectadas a la red, determinando a su vez la capacidad máxima de parques fotovoltaicos y centrales térmicas de biogás admisibles en simultáneo por la red de transmisión y subtransmisión de la provincia de Entre Ríos. Los resultados dejan entrever que, de la potencia total teórica, es decir, la suma de potencias individuales de generación distribuida renovable admitidas por nodo, el subsistema podría admitir aproximadamente 224,5 MW, de los cuales aproximadamente el 95% corresponde a parques fotovoltaicos y el otro 5% a centrales térmicas de biogás. Pero debido a las restricciones técnicas que impone la red, los valores de potencias nominales de los parques fotovoltaicos se ven reducidos en promedio un 48%, admitiendo la red 112,5 MW totales, de los cuales el 90,7% corresponde a energía solar y el restante 9,3% a energía térmica de biogás. Los módulos de potencia admitidos presentan diferentes razones de restricción que se deben a los niveles de tensión y cargabilidad de líneas, tanto en condiciones normales de operación como ante contingencias, y a las fluctuaciones de tensión ocasionadas por variaciones rápidas de potencia en los parques solares o la desconexión intempestiva de las centrales térmicas de biogás.