Monitoreo y gestión de una planta de recuperación de energía potencial a través de integración de sistemas

Abstract

La Escuela de Ingeniería Electrónica del Instituto Tecnológico de Costa Rica en su sede regional de San Carlos, desarrolla proyectos de investigación y extensión. Hace unos años varios profesores y estudiantes desarrollan un proyecto denominado “Recuperador de energía potencial”, el cual tiene como objetivo fundamental, el aprovechamiento de una transferencia de energía (potencial a cinética), produciendo energía eléctrica. El proyecto en mención utilizará la energía fotovoltaica como primer insumo, de tal manera que la obtención de energía potencial se producirá al transferir un volumen de agua de una altura “H1” a una altura “H2”. La transferencia de volumen se realizará por medio de una bomba centrífuga. Una vez obtenida la energía potencial (por diferencia de altura), se utilizará la misma bomba centrífuga como turbina hidráulica, de tal manera que será el “primo motor”. Esta energía mecánica se convertirá en energía eléctrica utilizando el mismo motor de bombeo como generador sincrónico sobreexcitado. El proyecto que se presenta acá como solución a una necesidad específica, es la integración por medio de un sistema de monitoreo y gestión, el cual deberá incluir los siguientes elementos: 1. Operación del sistema de bombeo, 2. Operación del sistema de generación, 3. Sistema Fotovoltaico, 4. Almacenamiento eléctrico, 5. Mediciones físicas, 6. Mediciones eléctricas, 7. Almacenamiento y procesamiento de datos. El sistema propuesto permite ser una interfaz computacional-gráfica, la cual utiliza protocolos de comunicación abiertos, señales de estándar industrial, y software de adquisición de datos de código abierto, su finalidad es la integración de todos los sistemas del sistema de recuperación de energía potencial, para su experimentación, análisis de datos, y generar documentación práctica para futuros desarrollos a escala.

The electronic engineering school of the Institute Technological of Costa Rica at its regional headquarters in San Carlos, develops research and extension projects. A few years ago, several teachers and students developed a project called "Potential Energy Recovery", which has as its main objective, the use of an energy transfer (potential to kinetic), producing electrical energy. The project in question will use photovoltaic energy as the first input, in such a way that the obtaining of potential energy will occur when transferring a volume of water from a height "H1" to a height "H2". The volume transfer will be done by means of a centrifugal pump. Once the potential energy has been obtained (due to the difference in height), the same centrifugal pump will be used as the hydraulic turbine, in such a way that it will be the “prime mover”. This mechanical energy will be converted into electrical energy using the same pump motor as an over-excited synchronous generator. The project presented here as a solution to a specific need is integration through a monitoring and management system, which must include the following elements: 1. Operation of the pumping system, 2. Operation of the generation system, 3. Photovoltaic system, 4. Electrical storage, 5. Physical measurements, 6. Electrical measurements, 7. Data storage and processing. The proposed system allows to be a computational-graphic interface, which uses open communication protocols, industrial standard signals, and open-source data acquisition software, its purpose is the integration of all the systems of the potential energy recovery system, for experimentation, data analysis, and generating practical documentation for future scale developments.