DesignBuilder Centro de carga eléctrico
Los centros de carga eléctricos son componentes que permiten incluir generadores eléctricos situados en el emplazamiento en una simulación. El centro de carga despacha los generadores según sus esquemas de funcionamiento y registra y comunica la electricidad generada y comprada. Al utilizar generadores locales, el programa ofrece un informe «neto» en el que la electricidad total utilizada se reduce por la cantidad generada in situ. El seguimiento de la demanda eléctrica lo realizan los contadores internos o personalizados que EnergyPlus utiliza para los informes. El despacho de los distintos generadores se basa en la potencia eléctrica nominal prevista. Si las condiciones reales hacen que el modelo calcule una generación mayor o menor, los resultados del despacho pueden diferir de lo previsto.
Se pueden incluir hasta 5 centros de carga eléctricos distintos en las simulaciones mediante las selecciones de la pestaña Generación de electricidad en el emplazamiento . La combinación de distintos centros y esquemas de funcionamiento ofrece gran flexibilidad. Si se utilizan varios centros, el control supervisor despacha los generadores secuencialmente entre ellos.
Los centros de carga eléctricos actúan como una «carga» para los generadores y suministran energía al resto del edificio. Los contadores internos que EnergyPlus utiliza para los informes realizan todo el seguimiento de la demanda. El gestor del centro de carga suma todas las cargas eléctricas del edificio y del sistema y proporciona esquemas de funcionamiento para los generadores. Lo que no proporcionan los equipos de generación local y las unidades de almacenamiento eléctrico, si existen, se cubre mediante la compra de electricidad externa.
La electricidad producida por generadores como conjuntos fotovoltaicos, aerogeneradores y cogeneración se comunica en la variable de salida de electricidad producida y reduce la demanda que los generadores intentarán cubrir en ese paso de tiempo.
Los centros de carga pueden incluir tanto acondicionamiento de potencia como sistemas de almacenamiento. Se utilizan modelos de inversores independientes para acondicionar la corriente continua procedente de paneles fotovoltaicos y sistemas BIPV y convertirla en corriente alterna para el edificio y la red eléctrica. Los centros de carga que sirven a sistemas PV deben configurarse con un bus de corriente continua (d.c.). Los demás generadores pueden tener inversores incorporados, pero estos ya están integrados en los modelos de generador.
General
Nombre
Este campo alfanumérico contiene el nombre identificador del centro de carga eléctrico.
Tipo de esquema de funcionamiento del generador
Seleccione el tipo de esquema de funcionamiento del conjunto de generadores. Los distintos esquemas determinan cómo se asignan las cargas a los generadores, indicando si deben funcionar y solicitando niveles de potencia. Los esquemas disponibles son:
- 1-Carga base hace funcionar los generadores a su potencia eléctrica nominal solicitada cuando están programados para funcionar. Este esquema solicita el funcionamiento de todos los generadores programados como disponibles, aunque la potencia generada supere la demanda eléctrica total de la instalación.
- 2-Límite de demanda - limita a una cantidad especificada la electricidad comprada a la red. El esquema de límite de demanda intenta que los generadores cubran toda la demanda que supere ese límite de compra.
- 3-Seguir demanda eléctrica intenta que los generadores cubran toda la demanda eléctrica del edificio.
- 4-Seguir programación intenta que los generadores cubran toda la demanda eléctrica determinada en una programación definida por el usuario.
- 5-Seguir demanda térmica se utiliza para sistemas de cogeneración en los que los generadores funcionan principalmente para cubrir la demanda térmica y el excedente eléctrico puede exportarse a la red.
- 6-Seguir demanda térmica con límite eléctrico funciona como la opción anterior 5-Seguir demanda térmica , pero en este caso la producción del generador se limita como máximo a la demanda eléctrica actual del edificio para que no se exporte electricidad.
Los 2-Límite de demanda, 3-Seguir demanda eléctrica y 4-Seguir programación son esquemas que asignan secuencialmente la carga a los generadores disponibles. Toda la demanda que no cubra la capacidad disponible de generación se satisfará con electricidad comprada. Por tanto, si se utiliza 2-Límite de demanda, 3-Seguir demanda eléctrica, o bien 4-Seguir programación y los generadores disponibles no pueden satisfacer la demanda, se comprará electricidad para cubrir la diferencia. Si la simulación necesita un generador para una carga pequeña inferior a su relación mínima de carga parcial, el generador funcionará a esa relación mínima y el excedente reducirá la demanda o podrá devolverse a la red eléctrica.
Los 5-Seguir demanda térmica y 6-Seguir demanda térmica con límite eléctrico son esquemas que se aplican al calor de cogeneración y hacen funcionar los generadores para satisfacer la demanda térmica. El esquema 5-Seguir demanda térmica permite exportar el excedente de generación eléctrica a la red, mientras que el esquema 6-Seguir demanda térmica con límite eléctrico limita la producción del generador como máximo a la demanda eléctrica actual del edificio, de modo que no se exporta electricidad. La demanda térmica se determina a partir del modelado de la instalación y depende del caudal solicitado por otros componentes del lado de demanda del circuito, de las temperaturas del circuito y de su consigna de temperatura. El centro de carga eléctrico convierte la carga térmica en carga eléctrica mediante una relación nominal entre la producción térmica y eléctrica de cada generador. Para estos esquemas, el generador debe conectarse al lado de suministro de un circuito de instalación y los componentes que solicitan agua caliente deben estar en el lado de demanda. Esto difiere de la configuración habitual de los esquemas de seguimiento eléctrico, en los que el generador se sitúa en el lado de demanda y solicita caudal para refrigerarse. Por tanto, cambiar de un esquema basado en electricidad a otro basado en demanda térmica requiere una modificación importante de la topología de la instalación.
Si el centro de carga incluye almacenamiento eléctrico, la elección del esquema de funcionamiento también afectará a la gestión del almacenamiento.
Nota: Los esquemas5-Seguir demanda térmica y 6-Seguir demanda térmica con límite eléctrico solo funcionan con generadores situados en el lado de suministro de un circuito de instalación que funcionan para satisfacer la carga térmica. Cuando los generadores funcionan para satisfacer la carga eléctrica (esquemas1-Carga base, 2-Límite de demanda, 3-Seguir demanda eléctrica y 4-Seguir programación), están situados en el lado de demanda y solicitan caudal solo para refrigeración.
Información técnica
Para todos los esquemas de funcionamiento excepto 1-Carga base, se establece para el centro de carga un objetivo total de reducción de carga eléctrica, o una carga térmica convertida a su equivalente eléctrico, según el esquema concreto. A continuación, el centro solicita que sus generadores funcionen uno por uno, en el orden especificado, hasta alcanzar o superar el objetivo. Los generadores que no estén programados como «disponibles» en el paso de tiempo de simulación no se activan. La potencia solicitada a cada generador es el menor valor entre su potencia eléctrica nominal, especificada en el objeto Generators, y el objetivo restante de reducción de carga eléctrica total del centro. Tras solicitar el funcionamiento de cada generador, la potencia real suministrada, que puede ser mayor o menor que la solicitada según los datos de su modelo de rendimiento, actualiza el objetivo restante para los demás generadores asociados al centro.
La mayoría de los esquemas asignan secuencialmente la carga a los centros de carga y generadores disponibles. EnergyPlus admite varios centros de carga eléctricos con distintos esquemas. Por ello existen dos niveles de informe, uno para todo el edificio y otro para cada centro. Los resultados del edificio completo se gestionan con los contadores internos de todo el modelo. Los resultados individuales de cada centro suman los de los generadores conectados a él. La electricidad total comprada se presenta en unidades de potencia y de energía. El valor es positivo cuando se compra energía a la compañía eléctrica y puede ser negativo cuando la producción total supera las necesidades eléctricas de la instalación. El excedente puede almacenarse o venderse a la compañía.
Límite de demanda eléctrica comprada del esquema de límite de demanda
Límite de demanda por encima del cual los generadores intentan cubrir toda la carga eléctrica del edificio menos la producción del conjunto fotovoltaico, si está disponible (en W).
Seguir programación
Cuando se utiliza la opción 4-Seguir programación , debe seleccionar una programación que contenga valores de las cargas de «demanda» asignadas a los generadores. Los valores de programación deben expresarse en vatios.
Tipo de bus eléctrico
Este campo alfanumérico describe la configuración del centro de carga eléctrico respecto de los equipos de acondicionamiento de potencia o almacenamiento. Hay cinco configuraciones disponibles mediante las siguientes opciones:
- 1-Corriente alterna
- 2-Corriente alterna con almacenamiento
- 3-Corriente continua con inversor
- 4-Corriente continua con inversor y almacenamiento DC
- 5-Corriente continua con inversor y almacenamiento AC
Todos los generadores conectados a un centro de carga deben ser del mismo tipo, todos AC o todos DC. Si son DC, se necesita un inversor para convertir la corriente DC en AC.
Corriente alterna
La configuración más básica se selecciona con la opción «Corriente alterna» para el tipo de bus eléctrico, como se muestra en el siguiente diagrama.
Los centros de carga de corriente alterna tienen generadores AC sin almacenamiento y funcionan de la siguiente forma. Toda la demanda eléctrica no cubierta por la suma de la potencia producida por los generadores disponibles se satisface con electricidad comprada. Si se necesita un generador para una carga pequeña inferior a su relación mínima de carga parcial, funcionará a esa relación mínima y el excedente reducirá la demanda o se exportará a la red eléctrica. El límite de demanda eléctrica comprada es el valor introducido por el usuario por encima del cual los generadores intentan cubrir toda la carga eléctrica del edificio. Es posible configurar centros de carga con esquemas de funcionamiento incoherentes o contradictorios, por lo que los usuarios deben tener cuidado.
Corriente alterna con almacenamiento
Una configuración con generadores AC y almacenamiento eléctrico local se selecciona mediante el tipo de bus 2-Corriente alterna con almacenamiento y se muestra en el siguiente diagrama.
Los centros de carga de corriente alterna con almacenamiento intentan aumentar la producción eléctrica del generador para satisfacer las solicitudes de potencia. La lógica de control del almacenamiento se explica más adelante en Almacenamiento eléctrico.
Corriente continua con inversor
La configuración básica para generadores fotovoltaicos se selecciona mediante el tipo de bus eléctrico 3-Corriente continua con inversor y se muestra en el siguiente diagrama.
Los centros de carga de corriente continua con inversor recogen la corriente DC de varios conjuntos PV, la pasan por un inversor y producen corriente AC. Los conjuntos PV producen corriente DC según la disponibilidad solar y no responden a las solicitudes de carga del centro eléctrico. La salida AC del inversor es la que se registra como producción eléctrica.
Corriente continua con inversor y almacenamiento DC
Si el centro de carga basado en PV dispone de almacenamiento eléctrico DC conectado antes del inversor, el tipo de bus debe ser 4-Corriente continua con inversor y almacenamiento DC y se muestra en el siguiente diagrama.
Los centros de carga de corriente continua con inversor y almacenamiento DC cargan o extraen energía DC para cubrir la carga eléctrica solicitada.
Corriente continua con inversor y almacenamiento AC
Si el centro de carga basado en PV dispone de almacenamiento eléctrico AC conectado después del inversor, el tipo de bus debe ser 5-Corriente continua con inversor y almacenamiento AC y se muestra en el siguiente diagrama.
Inversor
La opción de selección de inversor solo se utiliza si el tipo de bus eléctrico se establece en 3-Corriente continua con inversor y permite seleccionar el inversor conectado a este centro de carga, si existe. Hay tres tipos de modelo de inversor disponibles:
- Simple,
- tabla de consulta, o
- función de la potencia.
Almacenamiento
La opción de selección de almacenamiento se utiliza para identificar el almacenamiento eléctrico conectado a este centro, si existe. Solo se utiliza si el tipo de bus eléctrico está establecido en 4-Corriente continua con inversor y almacenamiento DC o 5-Corriente continua con inversor y almacenamiento AC.
Coste
Coste eléctrico y de distribución
Introduzca aquí el coste de la distribución eléctrica y cualquier otro coste relacionado.
El coste de los propios paneles se introduce en la pestaña Cerramientos bajo el encabezado Colectores solares .
El coste introducido aquí para el centro de carga se incluirá con los demás costes de equipos renovables en:
- Básico:
- UNIFORMAT II: F10 Construcción especial
- NRM1:
Nota: Para que el coste de sistemas renovables como paneles solares PV y de agua caliente y aerogeneradores se incluya en el informe de coste de construcción, y en cualquier KPI relacionado con costes utilizado en una optimización, esos generadores deben especificarse en un centro de carga eléctrico.
Lista de generadores
En la pestaña Lista de generadores puede definir hasta 30 generadores por centro de carga eléctrico. Establezca el número de generadores y seleccione el que se utilizará para cada uno.
Para los centros de carga eléctricos DC, los generadores serán colectores solares PV, BIPV en cerramiento o BIPV en acristalamiento .
Para los centros AC, los generadores serán aerogeneradores, o bien generadores.
Consejo: Para modelar varios paneles PV sin tener que dibujar todos los paneles del edificio, puede referenciar el mismo panel varias veces en la pestaña Lista de generadores. Solo debe hacerlo si todos los paneles tienen las mismas sombras y si las sombras que proyectan no afectan al edificio.