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Regeneración de energía

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Pablo García Molina

on 28 May 2014

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Transcript of Regeneración de energía

TRABAJO: RECUPERACIÓN DE ENERGÍA
AUTORES: PABLO ROBLES VALERO
RUBÉN MARTÍNEZ GARCÍA
PABLO GARCÍA MOLINA

ASIGNATURA: MÁQUINAS ELÉCTRICAS
ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA
Antes de plantearse la recuperación de la energía, es importante, tener en cuenta la necesidad de almacenarla para poder aprovecharla en los momentos de necesidad.
KERS
En busca de un negocio más económico.
Futuro: KERS (Kinetic Energy Recovery System)
CLASIFICACIÓN DEL KERS
MECÁNICO
Hay un volante de inercia que se conecta a la transmisión mediante un embrague y unos engranajes a la transmisión del coche.Cuando el vehículo frena, alimenta de movimiento al volante de inercia que se va moviendo cada vez más hasta alcanzar velocidades de rotación altísimas (100.000 rpm)
ELÉCTRICO
HIDRÁULICO
Este tipo de kers tiene el problema tiene limitaciones con el almacenamiento de energía por eso se utiliza acumuladores en lugar de baterías. La gran ventaja es que podemos ubicarlo de una manera sencilla. Usa bomba no motor-generador.

RECUPERACIÓN DE ENERGÍA EN TRENES
En las líneas generales se calcula que un tren de tracción eléctrica destina un 15% de la energía consumida en sus servicios auxiliares (calefacción y aire acondicionado, iluminación etc.), otro 35%se pierde en vencer la resistencia al aire y el rozamiento, y el 50% se pierde en forma de calor durante la fase de frenado. Por ello, para mejorar el rendimiento de la tracción y optimizar el gasto energético, recuperar la energía cinética es primordial.
KERS HÍBRIDO
Usado principalmente en la F1.
Empresas que lo fabrican: Flybird, Magnerri Marelli
FRENO REGENERATIVO
Una característica importante en los vehículos eléctricos e híbridos.
recuperan energía en el momento de frenar, con ayuda de su motor eléctrico.
Aumenta la autonomía, reduce el desgaste en las partes mecánicas del vehículo y prolonga el tiempo de funcionamiento de la carga de la batería.
FUNCIONAMIENTO
El sistema de frenado regenerativo funciona cuando queremos disminuir la velocidad del vehículo.
En esta situación el motor eléctrico funciona como un generador, convirtiendo la energía cinética del vehículo en energía eléctrica, la cuál se usa para cargar las baterías.
Cuando se pisa el pedal de freno, el sistema controla la coordinación entre el freno hidráulico del ECB (Electronic Control Braking) y el freno regenerativo y preferentemente usa el freno regenerativo.
MOTIVACIÓN
Uso responsable de la tecnología.
Aumento del rendimiento.
Necesidad de un cambio en la gestión de la energía.
Impacto ambiental
Tecnologías de almacenamiento:
PRINCIPIO DE OPERACIÓN
MÁQUINA MOTRIZ
REQUERIMIENTOS:
Par muy alto por unidad de masa empleada para su construcción. De esta manera se garantiza que el proceso de aceleración del disco para recargar la batería mecánica se haga en el menor tiempo posible.
Debe ser una máquina sencilla de controlar.
La máquina debe ser capaz de alcanzar velocidades elevadas de una manera sencilla y eficaz.
El elevado rendimiento se debe conseguir eliminando o reduciendo las pérdidas características de cualquier máquina eléctrica, como pueden ser las pérdidas en el hierro y las pérdidas por efecto Joule.
GENERADOR
El generador también está formado por un motor de corriente alterna
Es modificado para generar energía eléctrica, ya que generarla también con el motor eléctrico no sería óptimo debido a que las R.P.M.
Es por eso por lo que se utiliza un generador para realizar cargas en las baterías durante la marcha del motor térmico o durante una frenada o reducción de velocidad.

INVERSOR
se encarga de extraer energía de las baterías y proporcionársela al motor, de acuerdo con las instrucciones indicadas por el conductor .
Las baterías entregan una determinada tensión, constante, pero para conseguir que el motor funcione al régimen de revoluciones deseado, tendremos que alimentarlo con los niveles de tensión adecuados a la demanda mecánica exigida.
El inversor es el componente encargado de realizar las conversiones necesarias, adaptando voltajes y formas de onda para alimentar al motor convenientemente.
También es el encargado de recuperar energía del motor..
Las máquinas de corriente continua tienen el inconveniente del mantenimiento y gran cantidad de ruido electromagético.
Los motores de inducción asíncronos han adquirido una gran madurez, robustez y fiabilidad en los últimos años. Sin embargo, en este tipo de motores se producen muchas pérdidas en el rotor y el “speed ratio”.
La máquina síncrona de imanes permanentes es la más utilizada actualmente en vehículos con tecnología híbrida (alrededor 80%). Este tipo de máquinas son de menor tamaño y más baratas respecto a las de rotor bobinado aunque el sobredimensionamiento de la electrónica asociada hace que el conjunto final sea más voluminoso y caro.
MOTORES ASÍNCRONOS
El motor de inducción está formado por 2 partes principales una fija y una móvil, el estator y el rotor respectivamente. Cada una de estas partes contiene un bobinado en el cual se genera campos magnéticos variables.
El deslizamiento es la diferencia entre la velocidad del campo magnético o llamada también velocidad de sincronismo y la velocidad del rotor.El deslizamiento indica que tan cerca se encuentra la máquina de la velocidad del campo magnético. Si el rotor de la máquina gira a una velocidad mayor, S se hace negativa, esta variable nos ayuda a definir el estado de operación de la máquina.
MOTOR SÍNCRONO
La máquina sincrónica es hoy por hoy, la más ampliamente utilizada para convertir grandes cantidades de energía eléctrica y mecánica. Una máquina síncrona es una maquina eléctrica rotativa de corriente alterna cuya velocidad de giro en régimen permanente está ligada con la frecuencia de la tensión en bornes y el número de pares de polos.
Se utilizan en mayor medida como generadores de corriente alterna que como motores de corriente alterna, ya que no presentan par de arranque y hay que emplear diferentes métodos de arranque y aceleración hasta la velocidad de sincronismo.
En un año medio, el conjunto del ferrocarril español recibe de la red eléctrica 3067 GWh,a esa cantidad se suman los 577 GWh que si se pueden recuperar por los trenes en circulación procedente del freno regenerativo de otros trenes próximos.
En nuestro país, la devolución a la red de la electricidad que ahora se disipa en forma de calor, permitiría recuperar 600 GWh al año, resultado de la suma de los 147 que se pierden en los reóstatos de los trenes que carecen de freno regenerativo y de los 453 que podrían aprovecharse si existieran subestaciones reversibles que permitieran devolverlos a la red.
SITUACIÓN EN ESPAÑA
USO DE LA ENERGÍA
En este apartado se describen los diferentes estados en los que puede encontrarse un tren capaz de recuperar energía mientras recorre un trazado
En situaciones en las que el tren circula con pendiente equivalente positiva (cuesta arriba) o con una pendiente que no sea lo suficientemente negativa como para vencer las fuerzas de resistencia al avance, el tren actúa únicamente como receptor y por tanto sólo consume energía eléctrica.
Para que el motor del tren actúe como generador, es necesario que se dé al menos una de las siguientes condiciones: Que la fuerza resultante de la pendiente equivalente negativa supere al vector total de resistencia al avance y el tren haya superado su velocidad objetivo.Que el tren necesite frenar porque se aproxima a una estación o a un punto del trazado con velocidad limitada.
Se destina a los Servicios auxiliares
En los casos en que la energía recuperada sea igual o inferior a la demandada por los servicios auxiliares, ésta se destinara a cubrir esa demanda.
Es absorbida por otros elementos del sistema.
Si la cantidad de energía que se está regenerando es superior a la demandada por los servicios auxiliares, antes de acumularla o devolverla a la red, para evitar pérdidas es preferible que ésta sea absorbida por otros elementos del sistema externos al tren.
Se devuelve a la Red de alimentación de la Compañía
Si la energía recuperada supera a la demandada por los servicios auxiliares y otros elementos de la infraestructura, y el sistema no dispone de dispositivos de acumulación, existen dos posibilidades. La energía excedente se disipa en unas resistencias o es devuelta a la Red Eléctrica de abastecimiento
Se acumula.
Puede resultar más útil acumular parte de la energía regenerada para un uso posterior. En función del lugar en que se encuentren los acumuladores, podemos hablar de:
Dispositivos de almacenamiento embarcados en el tren.
Dispositivos de almacenamiento situados en tierra.
Se acumula y se devuelve a la Red
En caso de que sea posible tanto la acumulación y como la devolución a la red, se optará por una u otra alternativa en función de las necesidades concretas en cada momento y del precio de venta de la energía en ese período horario.
MOTOR GENERADOR
BATERÍAS
ION LITIO
UBICACIÓN
REFRIGERACIÓN
CPU
Función 1: controlar la conmutación de la corriente entre las baterías y el motor-generador
Función 2:supervisar el estado de las celdas de la batería.
Con los 400 KJ que se permiten almacenar como máximo, el sistema proporciona 80 CV de potencia durante 6,7 segundos, aproximadamente una ventaja de 3 décimas/vueltaCon los 400 KJ que se permiten almacenar como máximo, el sistema proporciona 80 CV de potencia durante 6,7 segundos, aproximadamente una ventaja de 3 décimas/vuelta.
FUNCIONAMIENTO
Ubicación
Refrigeración
Sentido de ida y vuelta
PROCESO DE CARGA
KERS como generador en corriente alterna.
KERS como motor en corriente continua.
ENTREGA DE POTENCIA
Desde que se pulsa el botón Puhs to Pass hasta que el KERS comienza a funcionar, pasan varias etapas, que deben producirse en milésimas de segundo.
PRIMERO
SEGUNDO
TERCERO
DEL VOLANTE A LA CPU
DE LA CPU AL MOTOR ELÉCTRICO
DEL KERS A LA TRANSMISIÓN
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