Aprovechamiento del recurso eólico y solar en la generación de energía eléctrica y la reducción de emisiones de CO2 en el poblado rural La gramita de Casma

Abstract

La investigación y desarrollo en tecnología de Aerogeneración de baja potencia (2 kW), y la implementación de Sistemas Fotovoltaicos es limitada en el país y en el mercado internacional, no obstante que se presenta como una solución energética estratégica para zonas rurales que disponen del recurso eólico y solar en lugares en donde no se tiene el acceso al Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN) y en donde no existe redes de Transmisión y Distribución Eléctrica de dicho sistema, entonces en dicha zona la única alternativa es la generación aislada, por ello la energía renovable es una buena opción y se plantea el uso de aerogeneradores de pequeña potencia para satisfacer la demanda de energía eléctrica doméstica y comunitarias en zonas rurales. La presente Tesis de Maestría es una investigación aplicada cuya metodología parte de la evaluación de tecnologías independientes como son el uso de aerogeneradores y los paneles fotovoltaicos y la combinación adecuada de éstas dos tecnologías, para lo cual se ejecutaron labores de gabinete y de campo, que dan como resultado el diseño de un Aerogenerador de 2 kW con imanes permanentes de neodimio, el uso de 28 paneles Fotovoltaicos de 240Wp, acumuladores o baterías, Reguladores de carga e Inversor que conforman un Sistemas Híbrido Eólico-fotovoltaicos para suministrar energía eléctrica para los pobladores de la Caleta “La Gramita” de la Provincia de Casma, cuya demanda energética es de 49,25 kWh/día, lo que permitirá mejorar la calidad de vida y mitigar los impactos ambientales por las emisiones contaminantes por el uso de carbón, velas, mecheros y grupos electrógenos. Esta alternativa propuesta tiende a ser la mejor alternativa que utiliza fuentes renovables de gran potencial en el lugar dado que ésta se encuentra en la playa “La Gramita” a la orilla del mar con viento y sol favorable durante todo el año, lo que se puede corroborar en el mapa eólico y solar donde contamos con una velocidad de viento de 5,3 m/s (a 10 m de altura) y una irradiancia de 5.75 KWh/m2. Existe otra alternativa para el suministro de energía eléctrica la cual es la ampliación de redes de transmisión y/o distribución de energía eléctrica desde el norte de la ciudad de Casma hasta la zona de la Caleta “La Gramita” que se encuentra a una distancia de 21 km, haciendo inviable esta alternativa de solución por alto costo del proyecto, que supera los US$ 840 000 (solo la red primaria de MT). Para la realización de este estudio se ha calculado la demanda energética a partir de la demanda máxima de los consumidores, teniendo en cuenta la potencia instalada, así como los factores de demanda de simultaneidad y de utilización. Además, se distingue las cargas de uso residencial, que considera el consumo doméstico, y el de uso comunitario, en el que se incluye una Posta Médica, Local Comunal, Local de Pescadores, una pequeña escuela y el alumbrado público. Es decir la energía utilizada en viviendas no solamente es usada para la iluminación y artefactos eléctricos; si no también para cargas especiales para los locales de uso comunitario En los criterios de optimización del sistema se ha considerado la mayor confiabilidad del sistema de tal forma de no afectar las cargas críticas de uso comunitario para esta localidad; no obstante el sistema tiene capacidad de suministrar energía para todas las viviendas de dicha caleta. Este material se brinda como herramienta de consulta, esperando contribuir con la implementación de futuros proyectos similares en zonas de similar característica a “La Gramita” como son nuestras caletas ubicadas en el litoral peruano como son: “La Isilla”, “Los Lobos” y “La Tortuga” en Paita, “La Planchada” en Paracas, “Los Örganos” en el Alto, “La sorda” en Camaná, “Matacaballos” en Castilla, “Lobitos” en Talara. Todas ellas ubicadas a más de 20 km de las redes eléctricas de energía convencional

The research and development in technology of Wind System of low power (2 kW), and the implementation of Photovoltaic Systems is limited in the country and in the international market, however, that is presented as a strategic energy solution for rural areas that have the wind resource and solar in places where there is no access to the national power grid (SEIN) and where there is no networking of electrical transmission and distribution of such a system, then in that area the only alternative is the isolated generation, by this renewable energy is a good option and is raised by the use of small wind turbines for power to meet the demand for electric power in domestic and community areas Rural. This master's thesis is an applied research methodology which part of the evaluation of separate technologies such as the use of wind turbines and photovoltaic panels and the proper combination of these two technologies, which are executed work of cabinet and field, which had resulted in the design of a 2kW wind turbine with neodymium permanent magnets, the use of 28 photovoltaic panels 240Wp, accumulators or batteries, charge Regulators and Inverter systems that make up a hybrid wind-pv to supply electricity to the residents of La Caleta "Gramita" of the Province of Casma, whose energy demand is 49.25 kWh/day, which will make it possible to improve the quality of life and mitigate The environmental impacts of polluting emissions by the use of coal, candles, lighters and generators. This alternative proposal tends to be the best alternative that uses renewable sources of great potential in the place given that this is located on the beach "The Gramita" on the sea shore with favorable wind and the sun during the whole year, what can be corroborated in the solar wind map and where we have a wind speed of 5.3 m/s (10 m in height) and an irradiance of 5.75 KWh/m2. There is another alternative for the supply of electrical energy which is the expansion of transmission networks and/or distribution of electrical energy from the north of the city of Casma until the area of the Caleta "Gramita" which is located at a distance of 21 km, making this unworkable alternative solution by high cost of the project, which exceeds US$ 840 000 (only the primary network of MT). For this study has calculated the energy demand from the maximum demand of consumers, taking into account the power installed, as well as the factors of demand for concurrency and use. In addition, a distinction is made between the loads of residential use, which considers the domestic consumption, and the community, which includes a medical post, local community, local fishermen, a small school and the public lighting. That is to say, the energy used in homes is not only used for lighting and electrical appliances; if not also for special charges for the use of local community. In the criteria of optimization of the system has been considered the greatest reliability of the system in such a way as not to affect the critical loads for community use for this locality; however the system has the capability to provide power to all the dwellings of the Caleta. This material is provided as a tool for consulting, waiting for help with the implementation of future similar projects in areas of similar feature to "The Gramita" as our coves are located in the Peruvian coastline such as: "The Isilla", "Los Lobos" and "The Turtle" in Paita, "La Planchada" in Paracas, "The Örganos" in El Alto, "deaf" in Camana, "Matacaballos" in Castile, "Lobitos" in Talara. All located at more than 20 km of conventional power grids.