Microrredes basadas en electrónica de potencia: características, operación y estabilidad

Since the mid-70s and following the oil crisis, much research has been developed in order to diversify energy sources and decoupling the world economy from fossil fuels. At present, the development of technologies to harness alternative energies, the increased of small-scale storage systems and communication technologies to link and command these elements have begun a transformation of the electricity grid, introducing the concept of intelligent grid (Smart Grid). The intermediate step in this transition is to create areas of the grid that have the "intelligence" to link distributed storage and generation to the grid, keeping high standards of quality and reliability at reasonably low prices; these sections of the grid are called micro-grids, a novel feature of the micro-grids is the possibility to participate in the energy market, as a "virtual unit" grouping all their demand and generation to interact with the market. This paper presents a brief introduction about micro-grids and provides an overview of the use of technologies for security, operation, management and its control.Desde mediados de la década de los setenta y a raíz de la crisis del petróleo se ha buscado diversificar las fuentes energéticas y desvincular la economía mundial del uso de combustibles fósiles. En la actualidad, el desarrollo de tecnologías para aprovechar fuentes energéticas alternativas, el aumento en la capacidad de almacenamiento a pequeña escala y la facilidad para comunicar estos equipos con la red han iniciado una transformación de la red eléctrica, llevándola al concepto de red inteligente (Smart Grid). El paso intermedio en esta transición es la creación de áreas de red que cuenten con la “inteligencia” para vincular a la red generación y almacenamiento distribuidos y a su vez mantenga el suministro con altos estándares de calidad y confiabilidad a precios razonablemente bajos; estas secciones de la red son denominadas microrredes. Otra característica novedosa de las estas es la posibilidad de participación en un mercado energético agrupando toda su demanda y su generación como una “unidad virtual” frente a la red, e interactuar como un agente de mercado. Este trabajo presenta una breve introducción y brinda una visión general del uso de tecnologías para la seguridad, operación, gestión y control de microrredes

Sistemas piezoeléctricos en el tren urbano de Guadalajara, México: entropía y negentropía

Context: The homeostasis of the Urban Train of Guadalajara (Mexico) experiences entropy relative to the conglomeration of users in the so-called rush hours. This leads to greater consumption of electrical energy in daily commutes; however, the weight coming from users can be used as thermodynamic negentropy to reduce their entropy levels. Therefore, the objective of this research is to determine the feasibility of using piezoelectricity in obtaining and consuming electrical energy for the operation of the system. Method: The research is based on the data provided by the Urban Electric Train System (SITEUR, in Spanish) and the Federal Electricity Commission (CFE). This information is triangulated along with data obtained in field exercises, and based on energy the supply and demand; then, the approximate weight of the users and the energy that the piezoelectric generation system can produce per person are calculated. Finally, the Entropy-Homeostasis-Negentropy (EHN) model is used to determine the homeostasis of piezoelectricity in the energy consumption of the urban electric train in the metropolis of Guadalajara. Results: The use of piezoelectricity can significantly improve efficiency and achieve energy optimization of urban mobility systems up to 89,7%; for example, the case of Line 2 of the SITEUR in Guadalajara. This improvement in efficiency is possible due to the homeostatic conditions of the system and the average influx during rush hours, when it reaches 83,059 users. Therefore, it is possible to generate thermodynamic negentropy through the electrical energy coming from the piezoelectric systems and the weight of the users. Conclusions: The energy produced by piezoelectricity that makes use of the users’ weight can be stored to power the lines of the urban electric train network. In this way, the efficiency of the energy consumption in daily commutes is improved, saving the company money and energy (through the reduced amount use of external energy to produce work).Contexto: La homeostasis del tren urbano de Guadalajara, México, experimenta entropía relativa a la conglomeración de usuarios en las denominadas horas pico. Esto conlleva un mayor consumo de energía eléctrica en los desplazamientos cotidianos; no obstante, el peso proveniente de los usuarios puede ser utilizado como negentropía termodinámica para reducir sus niveles de entropía. En este sentido, el objetivo de esta investigación determina la viabilidad de utilizar la piezoelectricidad en la obtención y consumo de energía eléctrica para la operatividad del sistema. Método: La investigación se fundamenta en datos proprocionados por el Sistema de Tren Eléctrico Urbano (Siteur) y la Comisión Federal de Electricidad (CFE). Complementariamente, esta información se triangula con datos realizados en ejercicios de campo y en función de la oferta y demanda energética; se calculan el peso aproximado de los usuarios y la energía que puede producir el sistema de generación piezoeléctrica por persona. Finalmente, es utilizado el modelo entropía-homeostasis-negentropía (EHN), para determinar el escenario de la piezoelectricidad en el consumo energético del tren eléctrico urbano de la metrópoli de Guadalajara. Resultados: La utilización de piezoeléctricidad puede lograr eficiencias significativas para la optimización energética de sistemas de movilidad urbana; inclusive de hasta un 89,7 % como en el ejemplo de la línea 2 del Siteur en Guadalajara. Esto por las condiciones homeostáticas propias de este sistema, relativas a la afluencia promedio diaria en horas pico; cuando se llega a los 83.059 usuarios. Por tanto, es posible generar negentropía termodinámica, a través de la energía eléctrica proveniente de los sistemas piezoeléctricos y el peso de los usuarios. Conclusiones: La energía autoproducida por piezoelectricidad en el sistema, mediante el aprovechamiento del peso de los usuarios puede ser almacenada para alimentar la líneas de la red del tren eléctrico urbano. De esta manera, se optimiza el consumo energético en los desplazamientos cotidianos, con ahorros económicos para la empresa y como negentropía en la reducción de la energía no utilizada para producir trabajo (entropía)

Movilidad y piezoelectricidad: un estudio de la línea 2 del tren eléctrico de Guadalajara, México

The fast train of Guadalajara contributes in the rush hours with a great quantity of matter and energy coming from the weight of the users. This energy can be reused to feed part of the daily mobility. The aim of this study compares the economic savings that line 2 of the fast train would experience using piezoelectricity. In this sense, the databases provided by the Urban Electric Train System and the Federal Electricity Commission are reviewed. In addition, through the information collected in situ and the implementation of an experimental methodology previously used by the Academy of Sciences of Morelos in Mexico, it is obtained that the use of piezoelectric systems can achieve self-generation of energy from the weight of the users. This scenario implies not only savings for the company, but also the possibility of using technological innovations that promote energy sustainability alternatives.El Tren eléctrico de Guadalajara aporta en las horas de mayor demanda una gran cantidad de materia y energía proveniente del peso de los usuarios. Esta energía puede ser reutilizada para alimentar parte de su movilidad cotidiana. El objetivo de este estudio consiste en comparar el ahorro económico que experimentaría la línea 2 del tren eléctrico utilizando piezoeléctricidad. Para ello, se revisan las bases de datos proporcionadas por el Sistema de Tren Eléctrico Urbano y la Comisión Federal de Electricidad; asimismo, a través de información recopilada in situ y la implementación de una metodología experimental utilizada previamente por la Academia de Ciencias de Morelos en México, se obtiene que el uso de sistemas piezoeléctricos puede lograr autogeneración de energía proveniente del peso de usuarios. Este escenario implica no solo beneficios económicos para la empresa, sino la posibilidad de utilizar innovaciones tecnológicas que promueven alternativas de sustentabilidad energética

Sistemas piezoeléctricos en el tren urbano de Guadalajara, México: entropía y negentropía

Context: The homeostasis of the Urban Train of Guadalajara (Mexico) experiences entropy relative to the conglomeration of users in the so-called rush hours. This leads to greater consumption of electrical energy in daily commutes; however, the weight coming from users can be used as thermodynamic negentropy to reduce their entropy levels. Therefore, the objective of this research is to determine the feasibility of using piezoelectricity in obtaining and consuming electrical energy for the operation of the system. Method: The research is based on the data provided by the Urban Electric Train System (SITEUR, in Spanish) and the Federal Electricity Commission (CFE). This information is triangulated along with data obtained in field exercises, and based on energy the supply and demand; then, the approximate weight of the users and the energy that the piezoelectric generation system can produce per person are calculated. Finally, the Entropy-Homeostasis-Negentropy (EHN) model is used to determine the homeostasis of piezoelectricity in the energy consumption of the urban electric train in the metropolis of Guadalajara. Results: The use of piezoelectricity can significantly improve efficiency and achieve energy optimization of urban mobility systems up to 89,7%; for example, the case of Line 2 of the SITEUR in Guadalajara. This improvement in efficiency is possible due to the homeostatic conditions of the system and the average influx during rush hours, when it reaches 83,059 users. Therefore, it is possible to generate thermodynamic negentropy through the electrical energy coming from the piezoelectric systems and the weight of the users. Conclusions: The energy produced by piezoelectricity that makes use of the users’ weight can be stored to power the lines of the urban electric train network. In this way, the efficiency of the energy consumption in daily commutes is improved, saving the company money and energy (through the reduced amount use of external energy to produce work).Contexto: La homeostasis del tren urbano de Guadalajara, México, experimenta entropía relativa a la conglomeración de usuarios en las denominadas horas pico. Esto conlleva un mayor consumo de energía eléctrica en los desplazamientos cotidianos; no obstante, el peso proveniente de los usuarios puede ser utilizado como negentropía termodinámica para reducir sus niveles de entropía. En este sentido, el objetivo de esta investigación determina la viabilidad de utilizar la piezoelectricidad en la obtención y consumo de energía eléctrica para la operatividad del sistema. Método: La investigación se fundamenta en datos proprocionados por el Sistema de Tren Eléctrico Urbano (Siteur) y la Comisión Federal de Electricidad (CFE). Complementariamente, esta información se triangula con datos realizados en ejercicios de campo y en función de la oferta y demanda energética; se calculan el peso aproximado de los usuarios y la energía que puede producir el sistema de generación piezoeléctrica por persona. Finalmente, es utilizado el modelo entropía-homeostasis-negentropía (EHN), para determinar el escenario de la piezoelectricidad en el consumo energético del tren eléctrico urbano de la metrópoli de Guadalajara. Resultados: La utilización de piezoeléctricidad puede lograr eficiencias significativas para la optimización energética de sistemas de movilidad urbana; inclusive de hasta un 89,7 % como en el ejemplo de la línea 2 del Siteur en Guadalajara. Esto por las condiciones homeostáticas propias de este sistema, relativas a la afluencia promedio diaria en horas pico; cuando se llega a los 83.059 usuarios. Por tanto, es posible generar negentropía termodinámica, a través de la energía eléctrica proveniente de los sistemas piezoeléctricos y el peso de los usuarios. Conclusiones: La energía autoproducida por piezoelectricidad en el sistema, mediante el aprovechamiento del peso de los usuarios puede ser almacenada para alimentar la líneas de la red del tren eléctrico urbano. De esta manera, se optimiza el consumo energético en los desplazamientos cotidianos, con ahorros económicos para la empresa y como negentropía en la reducción de la energía no utilizada para producir trabajo (entropía)