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; [email protected]

• M. Castro; [email protected]

• A. Garcia-Rosas; [email protected], November 16, 11

http://alternas.cicese.mx

http://alternas.cicese.mx

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


R.Evans 2011

Open source

GNUMITCreative commons

http://creativecommons.org.mx/


http://creativecommons.org.mx

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.


http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/




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.github.com

http://www.github.com

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


http://www.arduino.cc

http://www.arduino.cc

http://reprap.org/wiki/Main_Page

http://reprap.org/wiki/Main_Page

http://www.makerbot.com

http://www.makerbot.com

http://www.instructables.com/index

http://www.instructables.com/index

Proyectos de open source actuales

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

R.Evans 2011


Bre Petis

Matsubueflickr.com

MakerBot


http://www.flickr.com/photos/matsubue/

http://www.flickr.com/photos/matsubue/

R.Evans 2011

RepRap


Arduino

R.Evans 2011


Red para todoMonitoreo

Control

Compartir

Modular

Experimentos

Resolución espacial de ambiente

R.Evans 2011


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-4

85

ZigBee

RS-485

R.Evans 2011


ZigBee

ZigBee

arduinoRS-485ZigBee

RS-485arduinoRS-485

ZigBee

arduino ADE 7753

RS-485

arduino ADE 7753

RS-485

arduino ADE 7753

RS-485

RS-4

85

R.Evans 2011


R.Evans 2011


A. GARCIÁ ROSASR.Evans 2011


HTTPS://GITHUB.COM/SUNNYCANUCK/REDDETODO

R.Evans 2011


https://github.com/MirosMier/Red-de-sensores

https://github.com/MirosMier/Red-de-sensores

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

agua

CO2


R.Evans 2011


R.Evans 2011


CaminoSolar 100 días

az

SE W

horizontal

Cenit-arriba

R.Evans 2011


Camino solar intensidad solar

0

1.25

2.50

3.75

5.00

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

Camino solar

azmut altitude

0

200

400

600

800

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


0

100

200

300

400

kWh

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

Energía producida mensualmente

R.Evans 2011


0

575

1150

1725

2300

Consumo (kW

h)

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

Mes

Consumo Panaderia artesanal


0

575

1150

1725

2300

Consumo (kW

h)

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

Mes


0

300

600

900

1200

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


0

0.75

1.50

2.25

3.00

Jul-07Mar-08

Nov-08Aug-09

Apr-10Dec-10

Aug-11

Tarifa 1

R.Evans 2011


0

0.75

1.50

2.25

3.00

Jul-07Mar-08

Nov-08Aug-09

Apr-10Dec-10

Aug-11

Tarifa 1A

R.Evans 2011


0

0.75

1.50

2.25

3.00

Dec-06 Aug-07Apr-08

Dec-08Aug-09

Apr-10Dec-10

Aug-11

Tarifa 1B

R.Evans 2011


0

0.75

1.50

2.25

3.00

Dec-06Aug-07

Apr-08Dec-08

Aug-09Apr-10

Dec-10Aug-11

Tarifa 1E

R.Evans 2011


0

0.75

1.50

2.25

3.00

Dec-06Aug-07

Apr-08Dec-08

Aug-09Apr-10

Dec-10Aug-11

Tarifa 1F

R.Evans 2011


0

1

2

3

4

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

0

20

40

60

80

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


0

0.75

1.50

2.25

3.00

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

0

12.5

25.0

37.5

50.0

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


1.6

1.7

1.8

1.9

2.0

2007 2008 2009 2010 2011

Enero tarifa

R.Evans 2011


1.6

1.7

1.8

1.9

2.0

2007 2008 2009 2010 2011

Enero tarifa

promedio

-STDEV

+STDEV

R.Evans 2011


0

0.75

1.50

2.25

3.00

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

Tarifa básica

R.Evans 2011


R.Evans 2011


0

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


0

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


Donde

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


sol


Irradiancia solar

Distancia sol-tierra

órbita elíptica

atmósfera

latitud

fecha

actividad solar

años


sol


Foto-térmico

conducción

radiación

convección

q = �kA

@T

@x

q = hA(T1 � T2)

q = �A(T 41 � T 4

2 )

conversión

R.Evans 2011


equilibrio térmica

�T 4 = S

S = 1.0kW/m2

� = 5.67⇥ 10�8 W

m2K4

T = 364K = 91.27�C

conversión

R.Evans 2011


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

0

575

1150

1725

2300

Consumo (kW

h)

ene mar may jul sep nov

Mes


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


�

��

��

2

R.Evans 2011


�

��

��

2

��

2

R.Evans 2011


control

motor

motor

R.Evans 2011


=$1,000 USD por 1-2 m2

control

motor

motor

R.Evans 2011


esclavoesclavo amo

motor

motor

control

esclavoesclavo

R.Evans 2011


esclavoesclavo amo

motor

motor

control

esclavoesclavo

esclavoesclavo amo

motor

motor

control

esclavoesclavo

esclavoesclavo amo

motor

motor

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


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


R.Evans 2011


0

38

75

113

150

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

Verti

cal

Divisores de voltaje contra ángulo

R.Evans 2011


0

38

75

113

150

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

Verti

cal

0

300

600

900

1200

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

Horiz

otal


R.Evans 2011


0

38

75

113

150

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

Verti

cal

0

300

600

900

1200

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

Horiz

otal


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


Usos

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

R.Evans 2011


https://github.com/sunnycanuck/Heli-stato-Amo-Esclavo




In fin

• Inspirar

• Comunicar

• Aprender

• Jugar

R.Evans 2011


Gracias

Rodger [email protected]

[email protected]


mailto:[email protected]




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

Education

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