5. Methods for Data Analysis
5.5 Data mining
5.5.6 Example: Anomaly detection
Las consideraciones que se listan en este apartado son características de la realidad, tanto técnicas como sociales, a tener en cuenta cuando se diseña un sistema de electrificación. Estas consideraciones están relacionadas con: la generación eléctrica (subapartado 6.1.1), el sistema de acumulación y conversión de la energía (subapartado 6.1.2) y la distribución eléctrica (subapartado 6.1.3).
6.1.1. Generación eléctrica
El primer aspecto a considerar al diseñar un sistema de electrificación autónomo, son las tecnologías a tener en cuenta. Esta tesis considera únicamente las tecnologías eólica y solar. Sin embargo, es posible que quien diseñe el proyecto estime oportuno utilizar solamente una de estas 2 tecnologías, así que debe especificar cuál de ellas utilizar.
Tanto la tecnología eólica como la solar son variables en el tiempo y el territorio. Así, como se ha explicado en el capítulo 5, distintos puntos de una misma comunidad pueden tener potenciales energéticos muy diferentes. En el caso eólico se puede medir el viento en un punto con un anemómetro y, mediante un programa informático, extrapolar el viento al resto de puntos de la comunidad. En el caso solar, un estudio reciente permite determinar que, en el seno de una comunidad, se puede aproximar la irradiación como constante en todos los puntos [Ramon-Marin et al., 2010].
Por otra parte se debe establecer qué puntos pueden ser de generación. En ocasiones, es interesante que puntos alejados de la comunidad pero con un buen potencial eólico generen. Sin embargo, en las comunidades en que se ha trabajado existe el riesgo de que los equipos instalados en estos puntos sean robados y, por ello, no se consideran dichos puntos, y los equipos únicamente se pueden instalar en puntos de consumo.
El parámetro principal para dimensionar una instalación es la demanda de cada punto de consumo, determinada con la evaluación socioeconómica. Para ello es preciso que los equipos de generación instalados en un punto (eólicos, solares o una combinación de ambos) generen la energía suficiente para cubrir la demanda del propio punto, en el caso de sistemas individuales, o del propio punto y los que se abastecen, en el caso de microrredes. Además, por problemas de espacio, se debe tener en cuenta la posible limitación en el número de generadores instalados en un mismo punto [Velo, 2005].
Finalmente hay que tener presente que, puesto que sólo los puntos de consumo pueden ser de generación, se debe considerar en cada uno un pequeño espacio para resguardar los reguladores solares. Este mismo espacio sirve para las baterías e inversores, cuyas características técnicas se explican en el siguiente subapartado.
6.1.2. Acumulación y conversión de la energía
La demanda de autonomía se considera idéntica para todos los puntos de la comunidad. Para cubrir esta demanda se utilizan las baterías, que se instalan únicamente en puntos de generación. Estos dispositivos deben tener capacidad suficiente como para cubrir la demanda de energía de los puntos que se abastecen, teniendo en cuenta los días de autonomía y el factor de descarga.
Sin embargo, puede ocurrir que algunos puntos especiales (por ejemplo, centros de salud) requieran de una mayor autonomía. Para estos casos se considera que un generador diésel complementa el abastecimiento energético. Así, cuando los equipos de generación funcionan, suministran directamente al punto; en cambio, cuando no funcionan, la demanda queda cubierta por las baterías y, sólo en caso que estos dispositivos estén vacíos, se pone en marcha el generador diésel. Esta peculiaridad, sin embargo, no condiciona el diseño del sistema al ser únicamente un complemento y no se tiene en cuenta [Henríquez, 2003].
Los inversores únicamente se instalan en los puntos de generación, de forma que la suma de las potencias de los inversores instalados en un punto debe ser mayor que la potencia demandada por el propio punto más los que se abastecen.
Es necesario tener en cuenta el factor de simultaneidad, según el cual no se conectan todas las cargas de un mismo punto de consumo simultáneamente. Su valor se determina a priori con el diagnóstico socioeconómico, como el cociente entre la suma de las potencias de todas las cargas que se pueden conectar simultáneamente y la suma de potencias de los equipos, y se incluye al calcular la demanda de potencia: en la potencia consumida por un punto se tiene en cuenta dicho factor que disminuye el valor total. El factor de simultaneidad también está relacionado con el hecho que no todos los usuarios utilizarán los mismos equipos al mismo tiempo. Sin embargo, al tratarse principalmente de sistemas domiciliares (con unos hábitos de consumo similares), este factor no es considerado.
En las baterías y los inversores sólo se consideran pérdidas de energía [De Juana et al., 2003]. Su efecto se traduce, a efectos prácticos, como un factor multiplicador de la demanda de energía de cada punto. Se consideran las mismas pérdidas independientemente del tipo de batería o de inversor y, para las baterías, también se considera el mismo factor de descarga en todos los tipos [CEDECAP, 2006].
6.1.3. Distribución eléctrica
El tamaño (sección) del conductor instalado entre dos puntos se determina con la diferencia de tensión entre ambos puntos, que no puede superar la caída de tensión máxima definida por ley. También se debe considerar la intensidad máxima admisible que puede circular por el cable, para que éste no se queme, quedando inservible. Las pérdidas en estos dispositivos son de energía y de potencia, y se producen como consecuencia de la caída de tensión, únicamente en puntos de microrred [De Juana et
al., 2003]. De esta forma, se establece un valor máximo y mínimo para la tensión de
cada punto, en función de la caída de tensión máxima admisible, limitando indirectamente las pérdidas.
Por otra parte, las conexiones domiciliares no se tienen en cuenta. Esto se debe a que, de forma aproximada, se trata de un coste fijo que resulta casi idéntico para cualquier tipo de solución (microrred o no). En consecuencia, este coste se puede añadir al coste final de la solución obtenida, en caso que se estime oportuno.
La distribución eléctrica puede realizarse mediante sistemas individuales o microrredes radiales. Los primeros consisten en un único punto de consumo donde se instalan uno o varios equipos de generación, con sus correspondientes reguladores, para su propio suministro energético. Los segundos son similares, salvo que los equipos son de mayor tamaño puesto que no sólo se alimenta al propio punto sino que, mediante unos conductores, se extiende el suministro a varios puntos de consumo.
El modo en el que se extiende esta microrred es radial, es decir en forma de árbol, pudiendo tener cada punto varios conductores de salida pero un único de entrada y no pudiéndose unir ramas del árbol. Se instala un medidor en todos los puntos, encargado de la medición del consumo.
En comunidades rurales se tiende a distribuir en baja y/o media tensión. Sin embargo, la media tensión es más frecuente en proyectos con fuentes de generación muy alejadas como, por ejemplo, en el caso de sistemas hidroeléctricos, donde los saltos de agua desde donde generar se suelen encontrar alejados de la comunidad y, por tanto, las distancias a cubrir pueden ser considerables (hasta 10-15km). En el caso de sistemas híbridos eólico-solares, teniendo en cuenta la dispersión característica de las comunidades con que se trabaja y considerando la generación próxima al consumo, las distancias a cubrir con las microrredes de distribución son más bien cortas y, por tanto, no se considera incorporar la distribución a media tensión.
Entre las posibles cargas a conectar no se considera el uso de equipos como motores, que requieren la distribución en trifásica, de modo que únicamente se tiene en cuenta la distribución monofásica. Además, para el tipo de cargas consideradas, la potencia reactiva consumida es muy pequeña y, por ello, se aproxima a que ésta es nula y se considera un factor de potencia igual a 1 [CEDECAP, 2006]. Paralelamente, la mayoría de electrodomésticos necesitan corriente alterna para un adecuado funcionamiento y, por eso, se considera la distribución y alimentación a todos los puntos de consumo con corriente alterna, así como la necesidad de usar inversores. En resumen, en esta tesis se considera distribución eléctrica en baja tensión y en corriente alterna monofásica.