Modelo de simulación de un sistema de generación híbrido solar fotovoltaico acoplado a un motor de combustión interna diesel bi-fuel integrando un gasificador de biomasa para zonas no interconectadas
Este proyecto realiza una evaluación energético-ambiental para sistemas híbridos integrando paneles solares, generador diésel y gasificador de biomasa sin baterías, mediante un modelo de simulación, el modelo está en función de la carga y condiciones ambiente (temperatura, irradiación, humedad y pre...
- Autores:
-
Duarte Cáceres, Enmanuel Alberto
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2019
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/7104
- Palabra clave:
- Energy engineering
Gasification
Hybrid system
Simulation model
Levelized energy cost
Innovaciones tecnológicas
Biomasa
Generadores de energía fotovoltaica
Ingeniería en energía
Gasificación
Sistema híbrido
Modelo de simulación
Costo nivelado de energía
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Este proyecto realiza una evaluación energético-ambiental para sistemas híbridos integrando paneles solares, generador diésel y gasificador de biomasa sin baterías, mediante un modelo de simulación, el modelo está en función de la carga y condiciones ambiente (temperatura, irradiación, humedad y presión). Se presentan cinco escenarios: Generador diésel, generador diésel operando en modo bi-fuel con gas de síntesis y el sistema hibrido variando la potencia pico del componente fotovoltaico (6.21, 12.5, 18.54 kW), se comparan entre sí para el mismo perfil de carga, los resultados obtenidos muestran que el sistema hibrido disminuye las emisiones entre un 62 a 66% respecto al escenario base (Sistema stand alone diésel) con un LCOE de 0.279, 0.2798 y 0.2756 USD/kWh (6.21, 12.5 y 18.54 kW de potencia pico del componente fotovoltaico respectivamente); para el segundo escenario (generador diésel modo bi-fuel) las emisiones se reducen 57% respecto al primer escenario con un LCOE de 0.269 USD/kWh |
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A. L. Galindo Noguera et al, "Optimum design of a hybrid diesel-ORC / photovoltaic system using PSO: Case study for the city of Cujubim, Brazil," Energy, vol. 142, pp. 33-45, 2018. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S036054421731681X. DOI: 10.1016/j.energy.2017.10.012. Academia Colombia De Ciencias Exactas, Físicas y Naturales (ACCEFYN), "factores de emisión de los combustibles colombianos,". Aponte and Gordillo, "Wild cane potential to produce gaseous fuels via air-steam thermal gasification," 2013. C. A. Rinaldini et al, "Modeling and optimization of industrial internal combustion engines running on Diesel/syngas blends," Energy Conversion and Management, vol. 182, pp. 89-94, 2019. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0196890418314158. DOI: 10.1016/j.enconman.2018.12.070. Comisión de regulación de energía y gas - Zonas no interconectadas. Available: http://www.creg.gov.co/index.php/es/sectores/energia/zni-energia. D. 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Se presentan cinco escenarios: Generador diésel, generador diésel operando en modo bi-fuel con gas de síntesis y el sistema hibrido variando la potencia pico del componente fotovoltaico (6.21, 12.5, 18.54 kW), se comparan entre sí para el mismo perfil de carga, los resultados obtenidos muestran que el sistema hibrido disminuye las emisiones entre un 62 a 66% respecto al escenario base (Sistema stand alone diésel) con un LCOE de 0.279, 0.2798 y 0.2756 USD/kWh (6.21, 12.5 y 18.54 kW de potencia pico del componente fotovoltaico respectivamente); para el segundo escenario (generador diésel modo bi-fuel) las emisiones se reducen 57% respecto al primer escenario con un LCOE de 0.269 USD/kWhINTRODUCCIÓN 11 1. MARCO REFERENCIAL 12 1.1 GENERACIÓN ELÉCTRICA EN ZONAS NO INTERCONECTADAS. 12 1.2 ANÁLISIS DEL GASIFICADOR DE BIOMASA 14 1.3 SISTEMA FOTOVOLTAICO 17 1.4 ANTECEDENTES 19 1.5 MARCO LEGAL 20 2. OBJETIVOS 22 2.1 OBJETIVO GENERAL 22 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 22 3. METODOLOGÍA 23 3.1 FASE UNO: LEVANTAMIENTO DE DATOS 23 3.2 FASE DOS: CÁLCULOS TERMODINÁMICOS Y DE EQUILIBRIO QUÍMICO 23 3.3 FASE TRES: SIMULACIÓN DE ESCENARIOS 23 3.4 FASE CUATRO: DETERMINACIÓN DE INDICADORES 23 4. DESARROLLO 24 4.1 GASIFICADOR 24 4.1.1 Modelo de gasificación 24 4.2 GRUPO MOTOR GENERADOR 34 4.2.1 Modelo del grupo motor generador 35 4.3 SISTEMA FOTOVOLTAICO 44 4.4 FACTORES DE EMISIÓN (INDICADOR AMBIENTAL) 46 4.5 COSTO NIVELADO DE ENERGÍA (INDICADOR ENERGÉTICO) 48 4.5.1 Costos fijos 48 4.5.2 Costos operación y mantenimiento 50 4.5.3 Costos de combustible 51 5. RESULTADOS 54 5.1 VALIDACIÓN DEL MODELO 54 5.2 COMPARACIÓN DE LOS ESCENARIOS 57 5.3 ESCENARIO STAND ALONE, DIESEL 60 5.4 ESCENARIO STAND ALONE, BI-FUEL 62 5.3 BI-FUEL, SISTEMA FOTOVOLTAICO CON 20% CARGA (6.21 kW) 63 5.4 BI-FUEL, SISTEMA FOTOVOLTAICO CON 40% CARGA (12.5 kW) 66 5.5 BI-FUEL, SISTEMA FOTOVOLTAICO CON 60% CARGA (18.54 kW) 68 6. CONCLUSIONES 71 7. RECOMENDACIONES 72 8. BIBLIOGRAFÍA 73 ANEXOS 78PregradoThis project carries out an energetic-environmental evaluation for hybrid systems integrating solar panels, diesel generator and biomass gasifier without batteries, by means of a simulation model, the model is in function of the load and ambient conditions (temperature, irradiation, humidity and pressure). There are five scenarios: Diesel generator, diesel generator operating in bi-fuel mode with synthesis gas and the hybrid system varying the peak power of the photovoltaic component (6.21, 12.5, 18.54 kW), are compared to each other for the same load profile, the results show that the hybrid system decreases emissions between 62 to 66% compared to the base scenario (standalone diesel system) with a LCOE of 0279, 0.2798 and 0.2756 USD/kWh (6.21, 12.5 and 18.54 kW peak power photovoltaic component respectively); for the second scenario (diesel Generator bi-fuel mode) the emissions are reduced 57% compared to the first scenario with a LCOE of 0269 USD/kWhModalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaModelo de simulación de un sistema de generación híbrido solar fotovoltaico acoplado a un motor de combustión interna diesel bi-fuel integrando un gasificador de biomasa para zonas no interconectadasSimulation model of a photovoltaic solar hybrid generation system coupled to a bi-fuel diesel internal combustion engine integrating a biomass gasifier for non-interconnected areasIngeniero en EnergíaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergy engineeringGasificationHybrid systemSimulation modelLevelized energy costInnovaciones tecnológicasBiomasaGeneradores de energía fotovoltaicaIngeniería en energíaGasificaciónSistema híbridoModelo de simulaciónCosto nivelado de energíaA. L. Galindo Noguera et al, "Optimum design of a hybrid diesel-ORC / photovoltaic system using PSO: Case study for the city of Cujubim, Brazil," Energy, vol. 142, pp. 33-45, 2018. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S036054421731681X. DOI: 10.1016/j.energy.2017.10.012.Academia Colombia De Ciencias Exactas, Físicas y Naturales (ACCEFYN), "factores de emisión de los combustibles colombianos,".Aponte and Gordillo, "Wild cane potential to produce gaseous fuels via air-steam thermal gasification," 2013.C. A. Rinaldini et al, "Modeling and optimization of industrial internal combustion engines running on Diesel/syngas blends," Energy Conversion and Management, vol. 182, pp. 89-94, 2019. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0196890418314158. DOI: 10.1016/j.enconman.2018.12.070.Comisión de regulación de energía y gas - Zonas no interconectadas. Available: http://www.creg.gov.co/index.php/es/sectores/energia/zni-energia.D. 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