Índice de Duración de Interrupción Promedio Total del Cliente (CTAIDI) [1] es un indicador de confiabilidad asociado con la distribución de energía eléctrica. [2] CTAIDI es la duración total promedio de la interrupción para los clientes que tuvieron al menos una interrupción durante el período de análisis , y se calcula como:
dónde es el numero de clientes y es el tiempo de interrupción anual para la ubicación y es el número de clientes en la ubicación que fueron interrumpidos En otras palabras,
El CTAIDI se mide en unidades de tiempo, como minutos u horas. Es similar a CAIDI , pero CAIDI divide la duración total de las interrupciones por el número de interrupciones, mientras que el CTAIDI divide por el número de clientes interrumpidos. Cuando CTAIDI es mucho mayor que CAIDI , las interrupciones del servicio se concentran más entre ciertos clientes.
CTAIDI también tiene el mismo numerador que SAIDI , pero SAIDI divide la duración total de las interrupciones por el número total de clientes atendidos. La fracción de clientes distintos interrumpidos ilustra la relación entre varios indicadores de confiabilidad:
sistema de distribución de CC , como reemplazo del actual sistema de distribución de energía de CA para los buques con propulsión eléctrica.
Este concepto representa una nueva forma de distribuir energía para las instalaciones de baja tensión en los buques. Puede utilizarse para cualquier aplicación de barco eléctrico de hasta 20 megavatios y funciona a una tensión nominal de 1000 V CC. El sistema de distribución de CC es simplemente una extensión de los múltiples enlaces de CC que ya existen en todas las unidades de propulsión y propulsión, que generalmente representan más del 80 por ciento del consumo de energía eléctrica en los buques de propulsión eléctrica.
Beneficios [ editar ]
Además de aumentar la eficiencia en hasta un 20 por ciento, otros beneficios incluyen ahorro de espacio y peso de hasta un 30 por ciento y la colocación flexible de equipos eléctricos. [1] Esto permite un espacio de carga significativamente mayor y una disposición de embarcaciones más funcional donde el sistema eléctrico está diseñado alrededor de las funciones de la embarcación y no al revés.
La mejora de la eficiencia se logra principalmente porque el sistema ya no está bloqueado a una frecuencia específica (generalmente 60 Hz en los barcos), aunque también se puede conectar una fuente de alimentación de 60 Hz a la red. Esta nueva libertad de poder controlar cada fuente de energía de forma totalmente independiente abre numerosas formas de optimizar el consumo de combustible.
El peso y la huella reducidos de los equipos eléctricos instalados variarán según el tipo de barco y la aplicación. Una comparación con el sistema de distribución de CC en lugar del sistema de CA tradicional para un recipiente de suministro de plataforma (PSV), redujo el peso de los componentes del sistema eléctrico de 115,520 kilogramos (254,680 libras) a 85,360 kilogramos (188,190 libras). [ cita requerida ] Otro ahorra 15-30% de combustible. [2]
En tierra, los paneles solares en varios edificios en Suecia están conectados a través de CC para suavizar la producción y el consumo, sin pasar por la red de CA y sus inversores. [3]
Ahorro de combustible [ editar ]
El mayor potencial de ahorro de combustible radica en la facilidad con la que se pueden agregar al sistema los dispositivos de almacenamiento de energía, como baterías o supercondensadores. El almacenamiento de energía ayudará a los motores a nivelar las variaciones de carga de los propulsores y otras cargas grandes.
Optimización operacional [ editar ]
El sistema de distribución de CC permite nuevas formas de pensar con respecto a la optimización operativa. El sistema es flexible y puede combinar diferentes fuentes de energía como motores, turbinas y celdas de combustible. Esto significa que existe la posibilidad de implementar un sistema de gestión de energía que tenga en cuenta los diferentes precios de los combustibles y la disponibilidad de diferentes combustibles.
Desafíos [ editar ]
Debido a que el panel de control de CA principal con sus interruptores de circuito de CA y relés de protección se omite en el nuevo diseño, se necesita una nueva filosofía de protección que cumpla con los requisitos de clase para la selectividad y la protección del equipo. ABB ha propuesto una solución para proteger el sistema de distribución de CC utilizando una combinación de fusibles y dispositivos de alimentación de semiconductores de apagado controlado. Debido a que todos los componentes que producen energía tienen dispositivos de conmutación controlables, la corriente de falla se puede bloquear mucho más rápido de lo que es posible con los interruptores de circuito tradicionales con relés de protección asociados.
La corriente continua ( CC ) es el flujo unidireccional de una carga eléctrica . Una batería es un buen ejemplo de corriente continua. La corriente directa puede fluir a través de un conductor como un cable, pero también puede fluir a través de semiconductores , aislantes o incluso a través de un vacío como en haces de electrones o de iones . La corriente eléctrica fluye en una dirección constante, distinguiéndola de la corriente alterna (CA). Un término utilizado anteriormente para este tipo de corriente era la corriente galvánica. [1]
Las abreviaturas AC y DC a menudo se usan para indicar simplemente alternar y dirigir , como cuando modifican la corriente o el voltaje . [2] [3]
La corriente continua se puede convertir de un suministro de corriente alterna mediante el uso de un rectificador , que contiene elementos electrónicos (generalmente) o elementos electromecánicos (históricamente) que permiten que la corriente fluya solo en una dirección. La corriente continua se puede convertir en corriente alterna a través de un inversor o un grupo motor-generador.
La corriente continua tiene muchos usos, desde la carga de baterías hasta grandes fuentes de alimentación para sistemas electrónicos, motores y más. Se utilizan grandes cantidades de energía de corriente continua en la producción de aluminio y otros procesos electroquímicos . También se utiliza para algunos ferrocarriles , especialmente en áreas urbanas . La corriente continua de alto voltaje se utiliza para transmitir grandes cantidades de energía desde sitios de generación remota o para interconectar redes de energía de corriente alterna.
Historia [ editar ]
La corriente directa fue producida en 1800 por la batería del físico italiano Alessandro Volta , su pila Voltaic . [5] La naturaleza de cómo fluía la corriente aún no se entendía. El físico francés André-Marie Ampère conjeturó que la corriente viajaba en una dirección de positivo a negativo. [6]Cuando el fabricante francés de instrumentos Hippolyte Pixii construyó el primer generador dinamoeléctrico en 1832, descubrió que cuando el imán usado pasaba los bucles de alambre cada media vuelta, causaba que el flujo de electricidad se invirtiera, generando una corriente alterna . [7] Por sugerencia de Ampère, Pixii luego añadió un conmutador., un tipo de "interruptor" donde los contactos en el eje trabajan con los contactos del "cepillo" para producir corriente continua.
A fines de la década de 1870 y principios de la década de 1880, se comenzó a generar electricidad en las centrales eléctricas . Estos se configuraron inicialmente para encender la iluminación de arco (un tipo popular de alumbrado público) que funciona con corriente continua de muy alto voltaje (generalmente más alta que 3000 voltios) o corriente alterna. [8] Esto fue seguido por el amplio uso de corriente continua de baja tensión para la iluminación eléctrica de interiores en empresas y hogares después de que el inventor Thomas Edison lanzó su " utilidad " eléctrica basada en bombillas incandescentes en 1882. Debido a las ventajas significativas de la corriente alterna sobre la directa corriente en el uso de transformadorespara elevar y disminuir los voltajes para permitir distancias de transmisión mucho más largas, la corriente continua se reemplazó en las próximas décadas por la corriente alterna en la entrega de potencia. A mediados de la década de 1950, se desarrolló la transmisión de corriente continua de alto voltaje , y ahora es una opción en lugar de los sistemas de corriente alterna de alto voltaje de larga distancia. Para cables submarinos de larga distancia (por ejemplo, entre países, como NorNed ), esta opción de CC es la única opción técnicamente viable. Para las aplicaciones que requieren corriente continua, como los sistemas de energía del tercer riel , la corriente alterna se distribuye a una subestación, que utiliza un rectificador para convertir la potencia en corriente continua.
Varias definiciones [ editar ]
El término CC se usa para referirse a los sistemas de energía que usan solo una polaridad de voltaje o corriente, y para referirse a la constante, a la frecuencia cero o al valor promedio local de una tensión o corriente que varía lentamente. [9] Por ejemplo, el voltaje a través de una fuente de voltaje de CC es constante al igual que la corriente a través de una fuente de corriente de CC . La solución de CC de un circuito eléctrico es la solución donde todos los voltajes y corrientes son constantes. Se puede mostrar que cualquier forma de onda de corriente o voltaje estacionario se puede descomponer en una suma de un componente de CC y un componente variable en el tiempo de media cero; El componente de CC se define como el valor esperado, o el valor promedio de la tensión o la corriente en todo momento.
Aunque DC significa "corriente continua", DC a menudo se refiere a "polaridad constante". Según esta definición, los voltajes de CC pueden variar en el tiempo, como se ve en la salida bruta de un rectificador o la señal de voz fluctuante en una línea telefónica.
Algunas formas de CC (como la producida por un regulador de voltaje ) casi no tienen variaciones en el voltaje , pero pueden tener variaciones en la potencia de salida y la corriente.
Circuitos [ editar ]
Un circuito de corriente continua es un circuito eléctrico que consiste en cualquier combinación de fuentes de voltaje constante , fuentes de corriente constante y resistencias . En este caso, las tensiones y corrientes del circuito son independientes del tiempo. Un voltaje o corriente de circuito en particular no depende del valor pasado de cualquier voltaje o corriente de circuito. Esto implica que el sistema de ecuaciones que representan un circuito de CC no involucra integrales o derivadas con respecto al tiempo.
Si se agrega un capacitor o inductor a un circuito de CC, el circuito resultante no es, estrictamente hablando, un circuito de CC. Sin embargo, la mayoría de estos circuitos tienen una solución de CC. Esta solución proporciona los voltajes y corrientes del circuito cuando el circuito está en estado estacionario de CC . Dicho circuito está representado por un sistema de ecuaciones diferenciales . La solución a estas ecuaciones generalmente contiene una parte variable o transitoria en el tiempo , así como una parte de estado constante o constante. Es esta parte de estado estable la solución de CC. Hay algunos circuitos que no tienen una solución DC. Dos ejemplos simples son una fuente de corriente constante conectada a un capacitor y una fuente de voltaje constante conectada a un inductor.
En electrónica, es común referirse a un circuito que está alimentado por una fuente de voltaje de CC, como una batería o la salida de una fuente de alimentación de CC como un circuito de CC, aunque esto significa que el circuito está alimentado por CC.
Aplicaciones [ editar ]
Edificios domésticos y comerciales [ editar ]
La CC se encuentra comúnmente en muchas aplicaciones de voltaje extra bajo y en algunas aplicaciones de bajo voltaje , especialmente cuando son alimentadas por baterías o sistemas de energía solar (ya que ambos pueden producir solo CC).
Las instalaciones domésticas de CC generalmente tienen diferentes tipos de enchufes , conectores , interruptores y accesorios de los adecuados para la corriente alterna. Esto se debe principalmente a los voltajes más bajos utilizados, lo que resulta en corrientes más altas para producir la misma cantidad de energía .
Por lo general, es importante con un dispositivo de CC observar la polaridad, a menos que el dispositivo tenga un puente de diodo para corregir esto.
EMerge Alliance es la asociación de industria abierta que desarrolla estándares de distribución de energía de CC en casas híbridas y edificios comerciales .
Automotriz [ editar ]
La mayoría de las aplicaciones automotrices utilizan DC. Una batería automotriz proporciona energía para el arranque del motor, la iluminación y el sistema de encendido. El alternador es un dispositivo de CA que utiliza un rectificador para producir CC para cargar la batería. La mayoría de los vehículos de pasajeros de carretera utilizan nominalmente sistemas de 12 V. Muchos camiones pesados, equipos agrícolas o equipos de movimiento de tierras con motores Diesel utilizan sistemas de 24 voltios. En algunos vehículos más antiguos, se utilizó 6 V, como en el clásico original Volkswagen Beetle . En un momento dado un sistema eléctrico de 42 VFue considerado para los automóviles, pero esto encontró poco uso. Para ahorrar peso y cables, a menudo el marco de metal del vehículo se conecta a un polo de la batería y se utiliza como el conductor de retorno en un circuito. A menudo, el polo negativo es la conexión a "tierra" del chasis, pero se puede usar tierra positiva en algunos vehículos de ruedas o marinos.
Telecomunicaciones [ editar ]
El equipo de comunicación de la central telefónica utiliza una fuente de alimentación de −48 V CC estándar. La polaridad negativa se logra conectando a tierra el terminal positivo del sistema de alimentación y el banco de baterías . Esto se hace para prevenir las deposiciones de electrólisis . Las instalaciones telefónicas tienen un sistema de batería para garantizar que se mantenga la energía de las líneas de abonado durante las interrupciones de energía.
Otros dispositivos pueden ser alimentados desde el sistema de telecomunicaciones DC usando un convertidor DC-DC para proporcionar cualquier voltaje conveniente.
Muchos teléfonos se conectan a un par de cables trenzados y usan una T de polarización para separar internamente el componente de CA del voltaje entre los dos cables (la señal de audio) del componente de CC del voltaje entre los dos cables (utilizados para alimentar el teléfono). ).
Transmisión de potencia de alto voltaje [ editar ]
Los sistemas de transmisión de energía eléctrica de corriente continua de alto voltaje (HVDC) utilizan CC para la transmisión a granel de energía eléctrica, en contraste con los sistemas de corriente alterna más comunes. Para la transmisión a larga distancia, los sistemas HVDC pueden ser menos costosos y sufrir pérdidas eléctricas menores.
Otro [ editar ]
Las aplicaciones que usan celdas de combustible (mezclando hidrógeno y oxígeno junto con un catalizador para producir electricidad y agua como subproductos) también producen solo DC.
Los sistemas eléctricos para aeronaves ligeras suelen ser de 12 V o 24 V CC, similares a los automóviles.
La generación despachable se refiere a las fuentes de electricidad que pueden usarse a pedido y despacharse a pedido de los operadores de la red eléctrica, según las necesidades del mercado. Los generadores despachables pueden encenderse o apagarse, o pueden ajustar su potencia de salida de acuerdo con un pedido. [1] Esto contrasta con las fuentes de energía renovable no despachables, como la energía eólica y la energía solar fotovoltaica , que no pueden ser controladas por los operadores. [2] Los únicos tipos de energía renovable que se pueden enviar sin un almacenamiento de energía separado son la conversión de energía hidroeléctrica , de biomasa , geotérmica y térmica oceánica .[3]
Las plantas despachables tienen una velocidad diferente a la que se pueden despachar. Las plantas más rápidas para despachar son las centrales hidroeléctricas y las centrales de gas natural . Por ejemplo, la central eléctrica de almacenamiento por bombeo Dinorwig de 1,728 MW puede alcanzar su máximo rendimiento en 16 segundos. [4] Aunque teóricamente se pueden enviar, ciertas plantas térmicas como la nuclear o el carbón están diseñadas para funcionar como centrales eléctricas de carga base y pueden demorar horas o incluso días en apagarse y volver a encenderse. [5]
El atractivo del almacenamiento de energía a escala de servicios públicos es que puede compensar la indeterminación de la energía eólica y la energía solar fotovoltaica. Durante 2017, la energía de almacenamiento de energía solar térmica se ha vuelto más barata y una fuente de despacho masiva. [6] [7] [8] [9] No se disponía de tecnologías de almacenamiento a gran escala anteriores y asequibles que no fueran hidroeléctricas.
Las razones principales por las que se necesitan plantas de energía despachables son: [10]
- para proporcionar reservas de hilatura (control de frecuencia),
- para equilibrar el sistema de energía eléctrica (carga siguiente),
- optimizar el despacho de generación económica (orden de mérito), y
- para contribuir a despejar la congestión de la red (redispatch).
Los casos de uso para generadores despachables comprenden:
- Ajuste de carga: los cambios lentos en la demanda de energía entre, por ejemplo, la noche y el día, también requieren cambios en el suministro, ya que el sistema debe estar equilibrado en todo momento (consulte también Electricidad ).
- Ajuste de picos: cortos períodos de tiempo durante los cuales la demanda excede la producción de las plantas de ajuste de carga; La generación capaz de satisfacer estos picos de demanda se implementa a través del despliegue rápido de resultados por parte de fuentes flexibles.
- Tiempos de entrega: períodos durante los cuales se emplea una fuente alternativa para complementar el tiempo de espera requerido por las grandes plantas alimentadas con carbón o gas natural para alcanzar la producción total; estas fuentes de energía alternativas se pueden implementar en cuestión de segundos o minutos para adaptarse a los choques rápidos en la demanda o el suministro que no pueden satisfacerse con los generadores de igualación de picos.
- Regulación de frecuencia o fuentes de energía intermitentes: los cambios en la salida de electricidad enviada al sistema pueden cambiar la calidad y la estabilidad del propio sistema de transmisión debido a un cambio en la frecuencia de la electricidad transmitida; Las fuentes renovables como la eólica y la solar son intermitentes y necesitan fuentes de energía flexibles para suavizar sus cambios en la producción de energía.
- Respaldo para generadores de carga base: las plantas de energía nuclear, por ejemplo, están equipadas con sistemas de seguridad de reactor nuclear que pueden detener la generación de electricidad en menos de un segundo en caso de emergencia.
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