investigación y desarrollo de energía sostenible con colaboración abierta (open source)

Investigación y desarrollo de energía sostenible con

colaboración abierta (Open Source)

presentado por Rodger Evans, LEARS de CICESE

para el Encuentro nacional de energías 2011TEC de Monterey en Sonora Norte

Wednesday, November 16, 11

¿Quiénes somos?• CICESE; http://www.cicese.edu.mx

• Centro de Investigación Científica y Educación Superior de Ensenada

• LEARS; http://alternas.cicese.mx

• Laboratorio de Energía Alterna Renovable y Sostenible

• R. Evans; revans@cicese.mx

• M. Castro; moisesc@cicese.mx

• A. Garcia-Rosas; angarcia@cicese.mxWednesday, November 16, 11

Actualmente

• Infrastructura

• “Bootstraping”

• “Eat your own dogfood”

R.Evans 2011

Actualmente

¿Por qué comprar problemas de otra persona cuando usted puede hacer su propia?

R.Evans 2011

Resumen

Ciencia y colaboración abierta (Open Source)

Proyectos OpenSource actuales

Proyectos en LEARS

Red de todo

Calculador energético

Arreglo heliostático amo-esclavo

R.Evans 2011

Red de todo

Arreglo heliostático amo-esclavo

medición y control

simulación y diseño

construcción y concentración

conversión y aplicación¿?

Resumen

R.Evans 2011

Ciencia es una cultura-y cómo comunicamos define la cultura

Patentes, publicación, y secretos comerciales

Publicación es lo opuesto a secretos comerciales

compartir conocimientos

copy right (derechos a copiar)

literatura, arte, código de computación

R.Evans 2011

Patentes, publicación, y secretos comerciales

Publicación es lo opuesto a secretos comerciales

compartir conocimientos

copy right (derechos a copiar)

literatura, arte, código de computación

Patentes: tipo de publicación

monopolio- tiempo para desarrollar

procesos no obvios, maquina, artículo de manufactura o composición de materia

R.Evans 2011

¿ por qué ?

competenciaa venderdefender al innovador

bienestar del negocio/individuo

R.Evans 2011

¿ Por qué no ?

caroabogadosdesarrollo rápido y extensivofalta fondosmejoramiento del diseño

bienestar de la sociedad en generalR.Evans 2011

Open Source

tipo de publicacióneliminar patentescolaboración abiertae.g.

Linux (Mac OSX, Ubuntu...), apache, Drupal ...

R.Evans 2011

Open source

GNUMITCreative commons

http://creativecommons.org.mx/

R.Evans 2011

Open source

GNUMITCreative commons

http://creativecommons.org.mx/

Investigación y desarrollo de energía sostenible con colaboración abierta (Open Source) by Rodger Evans is licensed under a Creative Commons

Attribution 3.0 Unported License.

Nuestro intento

Laboratorio federalTrabajamos para la sociedad de México

Menos complicacionesadministración, abogados etc..

Ser parte de comunidad generalDesarrollo de tecnología

R.Evans 2011

Nuestro intento

Diseños hechos con texto

openSCAD

¿ electronica ?

Compartido en linea

www.github.com

Construcción pruebas e investigación de diseños

concentrador heliostático, calculador energético, red de sensores

R.Evans 2011

http://www.arduino.cc/

http://reprap.org/

http://www.makerbot.com/

http://www.instructables.com

Herramientas

openSCAD

github.org

Arduino

Octave/scilab

linux (mac?)

slideshare.com

R.Evans 2011

Proyectos de open source actuales

Reprap/makerbot: impressora 3DOpen Energy monitorRed sensoralEólicoOleajebicicleta (python)

R.Evans 2011

Bre Petis

Matsubueflickr.com

MakerBot

R.Evans 2011

RepRap

R.Evans 2011

RepRap

Arduino

R.Evans 2011

Arduino

R.Evans 2011

Arduino

R.Evans 2011

Arduino

R.Evans 2011

Arduino

R.Evans 2011

Arduino

R.Evans 2011

Red para todoMonitoreo

Control

Modular

Experimentos

Resolución espacial de ambiente

R.Evans 2011

• Inalámbrica• sensores de corriente• sensores de medio ambiente• datos en línea

Red de sensores y control

R.Evans 2011

• Inalámbrica• sensores de corriente• sensores de medio ambiente• datos en línea

• control de circuito• control de aparatos

(heliostático)

arduino

arduinoRS-485 ZigBee

ADE 7753

ZigBee

RS-485

R.Evans 2011

ZigBee

arduinoRS-485ZigBee

RS-485arduinoRS-485

ZigBee

arduino ADE 7753

RS-485

arduino ADE 7753

RS-485

arduino ADE 7753

RS-485

R.Evans 2011

A. GARCIÁ ROSASR.Evans 2011

HTTPS://GITHUB.COM/SUNNYCANUCK/REDDETODO

R.Evans 2011

CICESE y Comisión Estatal de Energía de Baja California

Ayuda en cálculos para FV

Calculador Energético

R.Evans 2011

Simulación

medio ambiente

camino solar

temperatura de aire

viento

R.Evans 2011

Calculador energetico

Simulación

Respuesta

foto-voltaico

eólica

foto-térmico

Iluminación solar

R.Evans 2011

simulación

economía de consumo

préstamo

tarifas CFE

gas LP

R.Evans 2011

CaminoSolar 100 días

horizontal

Cenit-arriba

R.Evans 2011

Camino solar intensidad solar

Jan 1, 2011 10:50 PM Jan 2, 2011 3:50 AM Jan 2, 2011 8:50 AM

Camino solar

azmut altitude

Jan 1, 2011 10:50 PM Jan 2, 2011 3:50 AM Jan 2, 2011 8:50 AM

Intensidad solar

intensidad

R.Evans 2011

Respuesta

Angulo dispositivo y sol

Cos(diff)

Reflexión del vidrio

R.Evans 2011

ene feb mar abr may jun jul aug sep oct nov decmes

Energía producida mensualmente

R.Evans 2011

Consumo (kW

ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dec

Consumo Panaderia artesanal

Consumo (kW

ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dec

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Perfil de Consumo

ene feb mar abr may junjul ago sep oct nov dec

Jul-07Mar-08

Nov-08Aug-09

Apr-10Dec-10

Aug-11

Tarifa 1

R.Evans 2011

Jul-07Mar-08

Nov-08Aug-09

Apr-10Dec-10

Aug-11

Tarifa 1A

R.Evans 2011

Dec-06 Aug-07Apr-08

Dec-08Aug-09

Apr-10Dec-10

Aug-11

Tarifa 1B

R.Evans 2011

Dec-06Aug-07

Apr-08Dec-08

Aug-09Apr-10

Dec-10Aug-11

Tarifa 1E

R.Evans 2011

Dec-06Aug-07

Apr-08Dec-08

Aug-09Apr-10

Dec-10Aug-11

Tarifa 1F

R.Evans 2011

Dec-06 May-07 Oct-07 Mar-08 Aug-08 Jan-09 Jun-09 Nov-09 Apr-10 Sep-10 Feb-11 Jul-11

R.Evans 2011

DAC- carga fijo

DAC- Temporada de veranoDAC- Temporada de fuera de verano

1-07 5-07 9-07 1-08 5-08 9-08 1-09 5-09 9-09 1-10 5-10 9-10 1-11 5-11 9-11 1-12

tarifa comercial

Basico primeros 50 kWhIntermedio siguientes 50kWhexcidente

1-07 5-07 9-07 1-08 5-08 9-08 1-09 5-09 9-09 1-10 5-10 9-10 1-11 5-11 9-11 1-12

tarifa comercial cargo fijo

carga fijo

R.Evans 2011

2007 2008 2009 2010 2011

Enero tarifa

R.Evans 2011

2007 2008 2009 2010 2011

Enero tarifa

promedio

-STDEV

+STDEV

R.Evans 2011

2007 2008 2009 2010 2011

Enero tarifa

promedio

-STDEV

+STDEV

R.Evans 2011

enero feb marzo abril mayo junio julio agusto sep oct nov dec

Tarifa básica

R.Evans 2011

1,000.000

2,000.000

3,000.000

4,000.000

Jan 1, 2010 Jan 1, 2011 Jan 1, 2012 Jan 1, 2013 Jan 1, 2014 Jan 1, 2015 Jan 1, 2016

Predicciones para recibos de CFE

recibo recibo modificado

R.Evans 2011

100,000.000

200,000.000

300,000.000

400,000.000

Jan 1, 2010Jan 1, 2011Jan 1, 2012Jan 1, 2013Jan 1, 2014Jan 1, 2015Jan 1, 2016Jan 1, 2017Jan 1, 2018Jan 1, 2019Jan 1, 2020

Gastos totales

gastos: actuales gastos: autofinaciado gastos: prestamo

R.Evans 2011

160,000.000

182,500.000

205,000.000

227,500.000

250,000.000

Jan 1, 2016 Apr 1, 2016 Jul 1, 2016 Oct 1, 2016 Jan 1, 2017 Apr 1, 2017 Jul 1, 2017 Oct 1, 2017 Jan 1, 2018

gastos: actuales gastos: autofinaciado gastos: prestamo

R.Evans 2011

Cálculos futuros

cambio de instalacioneslamparas

gas LPcalefacción de agua y ambiente

CO2 y agua dulce

R.Evans 2011

https://github.com/duvahazard/Calculador-Energetico

R.Evans 2011

Proyectos en LEARS

Heliostático amo-esclavomonturacontrol

electrónicasóptica

R.Evans 2011

Concentración solar

• Sol

• 1kW/m2 ≈ 4 kWh/(día* m2)

• 0.25o/min

• fuente de fotones

• vacío

• campo magnético del tierra

• atmósfera

Irradiancia solar

Distancia sol-tierra

órbita elíptica

atmósfera

latitud

actividad solar

Foto-térmico

conducción

radiación

convección

q = �kA

q = hA(T1 � T2)

q = �A(T 41 � T 4

conversión

R.Evans 2011

equilibrio térmica

�T 4 = S

S = 1.0kW/m2

� = 5.67⇥ 10�8 W

T = 364K = 91.27�C

conversión

R.Evans 2011

Industrial

Domestico

Comercial

10-100kWh/dia

4-7kWh/(m2*dia)

10-30 m2

R.Evans 2011

Industrial

Domestico

Comercial

10-100kWh/dia

4-7kWh/(m2*dia)

10-30 m2

Consumo (kW

ene mar may jul sep nov

R.Evans 2011

Potencia

Energia

Temperatura

R.Evans 2011

Potencia

Energia

Temperatura

tamaño

tiempo

concentración

R.Evans 2011

� �

R.Evans 2011

� �

1D¿2D?

R.Evans 2011

��

R.Evans 2011

��

R.Evans 2011

control

R.Evans 2011

=$1,000 USD por 1-2 m2

control

R.Evans 2011

esclavoesclavo amo

control

esclavoesclavo

R.Evans 2011

esclavoesclavo amo

control

esclavoesclavo

esclavoesclavo amo

control

esclavoesclavo

esclavoesclavo amo

control

esclavoesclavo

R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11

control

R.Evans 2011

control

• fecha• Posición heliostáticos• intensidad de iluminación

• WiFi• ZigBee• Eithernet• RS 232

R.Evans 2011

Transmisión

pic of transmission

R.Evans 2011

Transmisión

pic of transmission

R.Evans 2011

Óptica y control

Activo o predefinido“a stopped watch is right twice a day”“but a moving watch incorrectly set is never right”

R.Evans 2011

Control activo

2-ejes

¿nubes?

azmut y elevación

luz neta

R.Evans 2011

-150.00 -120.00 -90.00 -60.00 -30.00 0 30.00 60.00 90.00 120.00 150.00

Divisores de voltaje contra ángulo

R.Evans 2011

-150.00 -120.00 -90.00 -60.00 -30.00 0 30.00 60.00 90.00 120.00 150.00

R.Evans 2011

-150.00 -120.00 -90.00 -60.00 -30.00 0 30.00 60.00 90.00 120.00 150.00

1-10242º/15±3

R.Evans 2011

arreglo heliostáticomodular

rastrear o re dirigirintegración con red de edificio

nosotrosinfraestructura para experimentosmonitoreo de iluminación solar

R.Evans 2011

1-2 ejesdirectoconcentradohttps://github.com/sunnycanuck/Heli-stato-Amo-Esclavo

R.Evans 2011

In fin

• Inspirar

• Comunicar

• Aprender

• Jugar

R.Evans 2011

Gracias

Rodger Evansrevans@cicese.mx

sunnycanuck@gmail.com

investigación y desarrollo de energía sostenible con colaboración abierta (open source)

Education

convenio de colaboraciÓn que celebran la asociaciÓn...

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issn 1665-1 162 • - suprema corte de justicia de la...

elaborado por: colaboración: colaboración especial

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investigación y desarrollo de energía sostenible con colaboración abierta (open source)