Análisis numérico para el dimensionamiento de microrredes aisladas fotovoltaicas-eólicas-almacenamiento mediante diseño de experimentos [recurso electrónico] / Gisela Meza Lugo; director, Alexis Acuña Ramírez

Maestría y Doctorado en Ciencias e Ingeniería

Tesis (Maestría) --Universidad Autónoma de Baja California, Facultad de Ingeniería, Mexicali, 2019.

En nuestro país como en otras partes del mundo existe un porcentaje de la población
que carece del servicio eléctrico y eso causa que las posibilidades de desarrollo, acceso
a servicios, educación, comunicación, etc. se vean afectados. Generalmente como
solución al problema se suele extender la red convencional, sin embargo con el auge de
las energías renovables ha surgido el paradigma de la microrred eléctrica que según los
investigadores en energía, será el sistema energético del futuro y es ampliamente
estudiado en alrededor del mundo.
Este tipo de sistemas tienen áreas de oportunidad que pueden ser consideradas desde

el diseño y de eso trata este estudio, de mejorar la estabilidad de una microrred eólica-
fotovoltaica-almacenamiento probando diversas propuestas (variando la cantidad y

posicionamiento) de las tecnologías de generación distribuida para anticipar su
comportamiento y evitar en lo posible cortes de electricidad, sobrecarga o descarga
excesiva (esto para no dañar el almacenamiento), así como un dimensionamiento
excesivo.
En la prueba de la metodología se seleccionó una demanda característica de un estudio
donde se analizaron los hábitos de consumo en viviendas de interés social en Mexicali,
Baja California, y debido a las particularidades de la carga se seleccionaron 10
localidades alrededor del país cuyas características climatológicas fuesen similares
(específicamente zonas secas), y además carecieran del servicio eléctrico. El
dimensionamiento se desarrolló tomando en cuenta los meses de verano debido a que
en esa época la demanda de electricidad presenta un alza por uso de los sistemas de
refrigeración en los hogares.
En el trabajo se utilizaron bases de datos climatológicas además de simuladores para
emular la mencionada red y realizar la experimentación (Gracias a la investigación del
estado del arte se seleccionaron los parámetros a utilizar).
El diseño de experimentos nos permitió verificar los factores más significativos en el
dimensionamiento y con ello se seleccionaron la altura, curva de potencia, orientación e

iii
inclinación que generasen mayor cantidad de energía durante el verano. En el caso del
aerogenerador se determinó que la mejor opción era utilizar el aerogenerador de baja
potencia HLD a 20 metros de altura (en todas las zonas) mientras que en el caso de los
sistemas fotovoltaicos la orientación e inclinación tuvieron ligeras variaciones
dependiendo de la zona (orientación=0 e inclinación= 0,15 grados).
Se notó además que el aerogenerador de baja potencia tiene mejor comportamiento y
suele complementar al sistema fotovoltaico cuando su velocidad media anual es mayor
o igual a los 3.4 m/s, por debajo de ese límite la generación non aporta significativamente
al sistema.
Finalmente esta investigación proporciona alternativas a tomar en cuenta al momento de
dimensionar microrredes que solamente utilizan tecnologías de generación distribuida
renovables puesto que la experimentación nos brinda información de los factores más
significativos y se descarta tomar decisiones en base solamente al criterio y pericia del
responsable.