Seminario Internacional sobre Energías Renovables y ... Jdb...Seminario Internacional sobre...

IntiGIS

Irene Pinedo Pascua

División de Energías Renovables. CIEMAT

18-Junio-2009

Dr. Javier DomínguezgTIGER, División de Energías Renovables,

CIEMAT

Seminario Internacional sobre Energías Renovables y Tecnología de los Sistemas de Información Geográfica.

14-16 Julio 2010

Unas notas…

• Objetivos:• Presentar la metodología para el análisis de electrificación

rural con energías renovables.

• Presentar y explicar la herramienta desarrollada por gTIGER.

• Fomentar el desarrollo de proyectos conjuntos de aplicación.

• ¿Cómo?

• Presentación con diapositivas.

• Demostraciones de cómo funciona la aplicación.

• Aplicación en desarrollo…

Justificación

• Más de 1.6 billones de personas en PVD carecen de electricidad en sus hogares, lo cual supone un cuarto de la población mundial total (IEA, 2006).

• La electricidad es indispensable en la mayoría de las actividades diarias.

• Comunidades sin electrificar: remotas, inaccesibles y dispersas.

La metodología: evolución

SOLARGIS I 2000

SOLARGIS II 2008

IntiGIS

Objetivos:

• Análisis a escala regional, visión conjunta, integración de variables.

•Definición de la tecnología óptima para la electrificación de las comunidades.

• Aproximación similar a cada una de las tecnologías, permite comparación.

• Basado en la comparación, píxel a píxel, del coste del kWhe producido por cada uno de los sistemas (Coste de electrificación equivalente, LEC)

La metodología: SOLARGIS I

• Integración de energías renovables en la producción descentralizada de electricidad en regiones de la UE y PVD.

• SW: ArcInfo 6, Plataforma UNIX

• Objetivo: viabilidad del SIG

Sistema Híbrido: resultados

Capas de entrada: recursos

Solargis-Team. Solargis Handbook. Guidelines for the elaboration of regional integration plans for decentralized electricity production with renewable energies. 1996.

La metodología: SOLARGIS II

• Colaboración UPM CIEMAT

• SW: ArcInfo 8, Plataforma UNIX

• Objetivo: Estabilidad, minimizar y controlar las incertidumbres.

• Análisis de Sensibilidad Espacial.

Amador, J. and Dominguez, J. Application of geographical information systems to rural electrification with renewable energy sources. Renewable Energy. 30 (12), 1897-1912, 2005.

Resultados: caso de aplicación Lorca (España)

El modelo IntiGIS

• SW: ArcGIS 9.x, ArcObjects, Visual, Python + GDAL, plataforma windows… recursos internet

Flexible

Fácil

Modular

Nuevas funcionesLatinoamérica

Interoperable

gTIGER. División de Energías Renovables

intigis@ciemat.es8

IntiGIS: Sistema de Información Geográfica

Sistema Información Geográfica

Herramientas seleccionadas(cambio de formato, cálculos,…)

Sobre demanda, recurso, tecnologías,…

Área de estudio.Contexto latinoamericano.

Ventajas para el usuario: Funciones “básicas” invisibles.Proceso guiado.

intigis@ciemat.es9

IntiGIS: Sistema de Información Geográfica

ArcOBJECTS

Visual Basic.NET

intigis@ciemat.es10

IntiGIS: Ejemplos de aplicación

Cobán(Guatemala)

Acandí(Colombia)

Guamá(Cuba)

Chiapas(México)

intigis@ciemat.es11

IntiGIS: Ejemplos de aplicación

intigis@ciemat.es12

La aplicación: IntiGIS v1.0

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es13

IntiGIS v1.0

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es14

IntiGIS v1.0

Aceptar y cancelar

Formularios:

Bajar y subir capa

Salvar y quitar capa

Visualización de capas:

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es15

IntiGIS v1.0 : PreferenciasPreferencias

Preferencias

Nombre del proyecto:Genera una carpeta (C:\IntiGIS\nombredelproyecto)

Ráster del área de estudio:Nos permite navegar por el disco, y nos pregunta si deseamos añadir la capa al proyecto.

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es16

Preferencias

Tecnologías:Debemos seleccionar las tecnologías que queremos incluir en el proyecto

Botones de acceso rápido: seleccionar todas o borrar selección.

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es17

Preferencias

Demanda:Si conocemos el valor aproximado de la demanda residencial diaria, en Wh/día, podemos escribirlo.

Existe la posibilidad de hacer uso de la “calculadora de demanda”.

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es18

Nos permite añadir tipos de cargas:- lámparas halógenas.- lámparas incandescentes.- TV color o BN.- Nevera.- Radio.- Ventilador.

A partir de un valor de potencia típico de ese tipo de cargas, la cantidad y las horas de uso, calcula el consumo diario.

Calculadora de demanda

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es19

Preferencias

Demostración:

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es20

IntiGIS v1.0 : Datos de entrada

Datos de entrada• Dos tipos:

• Mapas:• mapa del área de estudio.• mapas que representan la variabilidad (recurso eólico, solar)• mapas que representan la localización (demanda)• mapas que representan distancias.

• Parámetros técnicos y económicos:• Costes de inversión, O&M, tasa de descuento,…• Eficiencia, tiempo de vida, …

• Dos formas de entrada:• cargar desde disco.• generar mapas/rellenar campos.

• Fuentes de datos:• SWERA.• Base de datos de la NASA.• Datos de colaboradores, artículos, internet,…

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

Mapa del área de estudio:Carácter: Obligatorio .Formato de entrada: Vectorial o ráster.Importante: Resolución y referencia espacial.

Constituye el primer mapa de entrada obligatorio requerido por el programa. El área de estudio define los límites de la zona geográfica en la cual vamos a realizar el estudio. Sus propiedades marcarán el ambiente de análisis . Todas las operaciones que se realicen se basarán en la extensión (extent), la resolución (cellsize) y la referencia espacial (spatial

reference) del área de estudio.

intigis@ciemat.es21

Mapa de la densidad de la demanda:Carácter: Obligatorio .Formato de entrada: Vectorial o ráster.Importante: Resolución y referencia espacial.

Mapa de entrada obligatorio que representa la localización de la demanda, y vendría expresado en términos de viviendas por píxel. El concepto densidad se aplica en aquellos casos en los que estamos describiendo la ocurrencia de un determinado fenómeno geográfico por unidad espacial.

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

Mapa de recurso eólico:Carácter: Obligatorio si se evalúa la tecnología eólica individual.Formato de entrada: ráster.

Debe representar el valor de velocidad media expresada en m/s.

intigis@ciemat.es22

Mapa de recurso solar:Carácter: Obligatorio si se evalúa la tecnología fotovoltaica individual.Formato de entrada: ráster.Importante: Radiación en plano de panel.

Debe representar los valores medios anuales de radiación global expresados en kWh/m2año.

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es23

Mapa de longitud de línea de baja tensión:Carácter: Obligatorio si se evalúan tecnologías centrales.Formato de entrada: ráster o shape.Importante: en metros.

Mapa de entrada obligatorio en el caso en el que se evalúen sistemas de electrificación centrales. Cada píxel tiene como atributo la longitud total de líneas de baja tensión (expresada en metros).

Mapa de distancia a la red de media tensión:Carácter: Obligatorio si se evalúa conexión a red.Formato de entrada: ráster o shape.Importante: en metros.

Mapa de entrada obligatorio en el caso en el que se la opción tecnológica de conexión a red. Cada píxel tiene como atributo la distancia expresada en metros hasta el punto de red de media tensión más cercano.

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es24

Selección

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es25

Selección

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es26

Selección

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es27

Selección

Mapas de entrada

Demostración:

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es28

Generación

Asistente para la generación de mapas: área de estudio

Shape :O cargado en el proyecto, o almacenado en disco.

Campo:A partir del cual se genera el ráster. No es una información muy importante.

Tamaño de celda:Compromiso entre detalle y rapidez de cálculo.Entre 500 y 2000 m ?

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es29

Generación

Asistente para la generación de mapas: densidad de demanda

Campo:A partir del cual se genera el ráster.

Tamaño de celda:Heredado del ráster del área de estudio.

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es30

Generación

Asistente para la generación de mapas: longitud de la línea de BT.

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es31

Generación

Asistente para la generación de mapas: distancia a la red MT.

Shape o raster:O cargado en el proyecto, o almacenado en disco, que represente localización de red de MT.

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es32

Generación

Generación de mapas de entrada

Demostración:

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es33

Parámetros

Escenario de demanda• Demanda diaria y demanda restringida• Factor de forma de la curva de carga diaria• Factor de simultaneidad• Distancia máxima de líneas de BT• Potencia contratada por vivienda• Número de personas por vivienda

Parámetros económicos• Tasa de descuento• Precio del diesel• Tarifa eléctrica

Características del área de estudio• nº de casas por comunidad• Valor medio de radiación y de velocidad de viento• Distancia media a red MT y longitud media de línea de BT.

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es34

Parámetros

Parámetros técnicos y económicos: tecnología fotovoltaica.

Parámetros generales

• Tasa de descuento• Factor de forma de la curva diaria• Valor medio de radiación

Paneles

• Eficiencia• Inversión• O& M• Tiempo de vida

Baterías

• Días de autonomía• Rendimiento• Profundidad de descarga• Inversión• O& M• Tiempo de vida

Inversor individual

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es35

Parámetros

• Tasa de descuento• Factor de forma de la curva diaria• Valor medio de viento y altura de medida

Aerogenerador

• Altura del rotor• Eficiencia• Inversión• O& M• Tiempo de vida

Baterías

Inversor individual

Parámetros técnicos y económicos: tecnología minieólica.

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es36

Parámetros

• Tasa de descuento• Factor de forma de la curva diaria• Precio del diesel

Generador

• Potencia nominal• Consumo diesel• Inversión• O& M• Tiempo de vida

Baterías

Inversor individual

Parámetros técnicos y económicos: tecnología diesel

individual.

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es37

Parámetros

• Tasa de descuento• Factor de forma de la curva diaria• Precio del diesel• Longitud de la línea de BT

Generador

• Factor de diseño• Consumo diesel• Inversión• O& M• Tiempo de vida

Baterías

Inversor central

Línea de BT

• Inversión , O& M• Tiempo de vida

Parámetros técnicos y económicos: tecnología diesel central.

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es38

Parámetros

Conexión a red: aproximación.

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es39

Parámetros

• Tasa de descuento• Factor de forma de la curva diaria y factor de simultaneidad• Tarifa eléctrica• Longitud de la línea de BT y distancia a red de MT• Tiempo de vida• Costes de acometida

Centro de transformación

• Inversión • O& M

Línea de BT

Línea de MT

Parámetros técnicos y económicos: conexión a red.

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es40

Parámetros

Valor fuera de rango

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es41

Parámetros

Valor de tipo incorrecto

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es42

Parámetros de entrada

Demostración:

Parámetros

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es43

Análisis

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es44

Demanda

Cálculo de la demanda.

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es45

Tecnología fotovoltaica.

Cálculo LEC

⋅=Factor de capacidad:

1κ)(1

κ)(1κτ

−++⋅=Factor de actualización:

8760FC

OMIτLEC

⋅+⋅=Coste de electrificación

equivalente:

CAGFV CCCLEC ++=

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es46

Cálculo LEC

Tecnología eólica.

Factor de capacidad:

1κ)(1

κ)(1κτ

8760FC

OMIτLEC

equivalente:

CAGW CCCLEC ++=

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es47

Cálculo LEC

Regulador de Carga

Inversor Cargas AC

Acumulador

Convertidor

Moto-Generador

Tecnología diesel individual.

8760Pot

1κ)(1

κ)(1κτ

motorR8760FC

OMIτLEC +

equivalente:

CAGDI CCCLEC ++=

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es48

Cálculo LEC

Tecnología diesel central.

8760Pot

1κ)(1

κ)(1κτ

motorR8760FC

OMIτLEC +

equivalente:

ConBTCAGDC CCCCCLEC ++++=

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es49

Cálculo LEC

Tecnología conexión

a red.

ConBTCTMTRED CCCCLEC +++=

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es50

Cálculo del LEC.

Cálculo LEC

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es51

IntiGIS v1.0 : Análisis

Comparación de las tecnologías.

LEC tecnología fotovoltaica

LEC tecnología eólica

LEC tecnología diesel

Comparación

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es52

Comparación de las tecnologías.

Comparación

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es53

Comparación

Generación

Baterías

Inversor

Parámetros

Factor de capacidad

Factor de actualización

Inversión

25 años

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es54

Análisis de Sensibilidad Espacial.

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es55

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es56

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es57

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es58

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es59

IntiGIS v1.0 : Resultados

Resultados

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es60

Resultados

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

intigis@ciemat.es61

Resultados

¡Gracias !

Javier.dominguez@ciemat.es

intigis@ciemat.es63

Preferencias

Datos de entrada

DemandaConceptos previos

Exploración datos

Kriging

Resultados

Parámetros

Preferencias

Definición

SIG y Radiación

Componentes

Uso de los SIGs

SIG y EE.RR.

1.Interpolación

2.Modelos-MDE

Conceptos previos

Exploración datos

Kriging

Resultados

Introducción

Solar Radiation

R. en un punto

R. en un área

Ejemplos

Conclusiones

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

Preferencias

Datos de entrada

Demanda

Parámetros

Selección

Generación

Análisis

Cálculo LEC

Comparación

Comunidad tipo

Resultados

Área de estudio

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Energías renovables

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Energías Renovables. ¿Qué son las energías renovables? ¿Qué son las energías renovables? ¿Qué son las energías renovables?

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ENERGÍAS RENOVABLES