Investigación y desarrollo de energía sostenible con colaboración abierta (Open Source)

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Una platica presentado en el primera "encuentro nacional de energías" en el TEC de Monterey en Sonora Norte sobre tecnologías open source, y su aplicación en nuestra laboratorio de LEARS en CICESE en …

Una platica presentado en el primera "encuentro nacional de energías" en el TEC de Monterey en Sonora Norte sobre tecnologías open source, y su aplicación en nuestra laboratorio de LEARS en CICESE en proyectos investigando energía y como vivir en formas sostenible.

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  • 1. Investigación y desarrollo de energía sostenible con colaboración abierta (Open Source) presentado por Rodger Evans, LEARS de CICESE para el Encuentro nacional de energías 2011 TEC de Monterey en Sonora NorteWednesday, November 16, 11
  • 2. ¿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
  • 3. Actualmente • Infrastructura • “Bootstraping” • “Eat your own dogfood” R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 4. Actualmente ¿Por qué comprar problemas de otra persona cuando usted puede hacer su propia? R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 5. Resumen Ciencia y colaboración abierta (Open Source) Proyectos OpenSource actuales Proyectos en LEARS Red de todo Calculador energético Arreglo heliostático amo-esclavo R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 6. Resumen Red de todo medición y control Calculador energético simulación y diseño Arreglo heliostático amo- construcción y esclavo concentración ¿? conversión y aplicación R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 7. Ciencia es una cultura -y cómo comunicamos define la culturaWednesday, November 16, 11
  • 8. 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 2011Wednesday, November 16, 11
  • 9. 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 2011Wednesday, November 16, 11
  • 10. ¿ por qué ? competencia a vender defender al innovador bienestar del negocio/individuo R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 11. ¿ Por qué no ? caro abogados desarrollo rápido y extensivo falta fondos mejoramiento del diseño bienestar de la sociedad en general R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 12. Open Source tipo de publicación eliminar patentes colaboración abierta e.g. Linux (Mac OSX, Ubuntu...), apache, Drupal ... R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 13. Open source GNU MIT Creative commons http://creativecommons.org.mx/ R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 14. Open source GNU MIT Creative commons http://creativecommons.org.mx/ R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 15. 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.Wednesday, November 16, 11
  • 16. Nuestro intento Laboratorio federal Trabajamos para la sociedad de México Menos complicaciones administración, abogados etc.. Ser parte de comunidad general Desarrollo de tecnología R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 17. 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 2011Wednesday, November 16, 11
  • 18. Herramientas openSCAD http://www.arduino.cc/ github.org Arduino http://reprap.org/ Octave/scilab http://www.makerbot.com/ linux (mac?) http://www.instructables.com slideshare.com R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 19. Proyectos de open source actuales Reprap/makerbot: impressora 3D Open Energy monitor Red sensoral Eólico Oleaje bicicleta (python) R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 20. MakerBot Bre Petis flickr.com MatsubueWednesday, November 16, 11
  • 21. RepRap R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 22. RepRap R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 23. Arduino R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 24. Arduino R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 25. Arduino R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 26. Arduino R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 27. Arduino R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 28. Arduino R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 29. Red para todo Monitoreo Experimentos Control Resolución espacial de ambiente Compartir Modular R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 30. Red de sensores y control • Inalámbrica • sensores de corriente • sensores de medio ambiente • datos en línea R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 31. Red de sensores y control • Inalámbrica • sensores de corriente • sensores de medio ambiente • datos en línea • control de circuito • control de aparatos (heliostático) R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 32. Red de sensores y control arduino ADE 7753 RS-485 RS-485 Zig Zig RS-485 arduino Bee ZigBee Bee R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 33. RS-485 RS-485 arduino ADE 7753 arduino ADE 7753 RS-485 Zig RS-485 arduino Bee ZigBee Zig Bee Zig RS-485 arduino Bee 85 S -4 R RS-485 arduino ADE 7753 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 34. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 35. A. GARCIÁ ROSAS R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 36. HTTPS://GITHUB.COM/SUNNYCANUCK/REDDETODO R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 37. Calculador Energético CICESE y Comisión Estatal de Energía de Baja California Ayuda en cálculos para FV R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 38. Calculador energético Simulación medio ambiente camino solar temperatura de aire viento R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 39. Calculador energetico Simulación Respuesta foto-voltaico eólica foto-térmico Iluminación solar R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 40. Calculador energético simulación economía de consumo préstamo tarifas CFE gas LP agua CO2 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 41. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 42. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 43. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 44. CaminoSolar 100 días E S W Cenit-arriba horizontal az R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 45. Camino solar intensidad solar Camino solar 5.00 Intensidad solar 800 3.75 600 2.50 400 azmut altitude 1.25 200 intensidad 0 Jan 1, 2011 10:50 PM Jan 2, 2011 3:50 AM Jan 2, 2011 8:50 AM 0 Jan 1, 2011 10:50 PM Jan 2, 2011 3:50 AM Jan 2, 2011 8:50 AM R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 46. Respuesta Angulo dispositivo y sol Cos(diff) Reflexión del vidrio R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 47. Energía producida mensualmente 400 300 kWh 200 100 ene feb mar abr may jun 0 jul aug sep oct nov dec mes R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 48. Consumo Panaderia artesanal 2300 1725 Consumo (kWh) 1150 575 0 ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dec MesWednesday, November 16, 11
  • 49. Consumo Panaderia artesanal 2300 1725 Consumo (kWh) 1150 575 0 ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dec Perfil de Consumo Mes 1200 900 600 300 2010 0 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov decWednesday, November 16, 11
  • 50. Tarifa 1 3.00 2.25 1.50 0.75 Jul-07 Mar-08 0 Nov-08 Aug-09 Apr-10 Dec-10 Aug-11 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 51. Tarifa 1A 3.00 2.25 1.50 0.75 Jul-07 Mar-08 Nov-08 0 Aug-09 Apr-10 Dec-10 Aug-11 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 52. Tarifa 1B 3.00 2.25 1.50 0.75 0 Dec-06 Aug-07 Apr-08 Dec-08 Aug-09 Apr-10 Dec-10 Aug-11 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 53. Tarifa 1E 3.00 2.25 1.50 0.75 Dec-06 Aug-07 0 Apr-08 Dec-08 Aug-09 Apr-10 Dec-10 Aug-11 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 54. Tarifa 1F 3.00 2.25 1.50 0.75 Dec-06 Aug-07 Apr-08 0 Dec-08 Aug-09 Apr-10 Dec-10 Aug-11 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 55. 4 3 2 DAC- Temporada de verano DAC- Temporada de fuera de verano 1 0 Dec-06 May-07 Oct-07 Mar-08 Aug-08 Jan-09 Jun-09 Nov-09 Apr-10 Sep-10 Feb-11 Jul-11 80 60 40 DAC- carga fijo 20 0 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 2011Wednesday, November 16, 11
  • 56. tarifa comercial cargo fijo 50.0 37.5 25.0 12.5 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 3.00 2.25 1.50 0.75 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 Basico primeros 50 kWh Intermedio siguientes 50kWh excidente R.Evans 2011 carga fijoWednesday, November 16, 11
  • 57. Enero tarifa 2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 2007 2008 2009 2010 2011 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 58. Enero tarifa 2.0 1.9 +STDEV promedio 1.8 -STDEV 1.7 1.6 2007 2008 2009 2010 2011 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 59. Enero tarifa 2.0 1.9 +STDEV promedio 1.8 -STDEV 1.7 1.6 2007 2008 2009 2010 2011 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 60. Tarifa básica 3.00 2.25 1.50 0.75 enero feb marzo abril mayo junio 0 julio agusto sep oct nov dec R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 61. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 62. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 63. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 64. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 65. Predicciones para recibos de CFE 4,000.000 3,000.000 2,000.000 1,000.000 0 Jan 1, 2010 Jan 1, 2011 Jan 1, 2012 Jan 1, 2013 Jan 1, 2014 Jan 1, 2015 Jan 1, 2016 recibo recibo modificado R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 66. Gastos totales 400,000.000 300,000.000 200,000.000 100,000.000 0 Jan 1, 2010Jan 1, 2011Jan 1, 2012Jan 1, 2013Jan 1, 2014Jan 1, 2015Jan 1, 2016Jan 1, 2017Jan 1, 2018Jan 1, 2019Jan 1, 2020 gastos: actuales gastos: autofinaciado gastos: prestamo R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 67. 250,000.000 227,500.000 205,000.000 182,500.000 160,000.000 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 2011Wednesday, November 16, 11
  • 68. Cálculos futuros cambio de instalaciones lamparas gas LP calefacción de agua y ambiente CO2 y agua dulce R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 69. Donde https://github.com/duvahazard/ Calculador-Energetico R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 70. Proyectos en LEARS Heliostático amo-esclavo montura control electrónicas óptica R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 71. Concentración solar • Sol • 1kW/m2 ≈ 4 kWh/(día* m2) • 0.25o/min • fuente de fotones • vacío • campo magnético del tierra • atmósferaWednesday, November 16, 11
  • 72. solWednesday, November 16, 11
  • 73. Irradiancia solar Distancia sol-tierra órbita elíptica atmósfera latitud fecha actividad solar añosWednesday, November 16, 11
  • 74. solWednesday, November 16, 11
  • 75. solWednesday, November 16, 11
  • 76. conversión Foto-térmico @T conducción q = kA @x 4 4 radiación q = A(T1 T2 ) convección q = hA(T1 T2 ) R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 77. conversión equilibrio térmica 4 T =S 2 S = 1.0kW/m 8 W = 5.67 ⇥ 10 m2 K 4 T = 364K = 91.27 C R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 78. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 79. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 80. Wednesday, November 16, 11
  • 81. Wednesday, November 16, 11
  • 82. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 83. Wednesday, November 16, 11
  • 84. Industrial Domestico Comercial 10-100kWh/dia 4-7kWh/(m2*dia) 10-30 m2 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 85. Consumo Panaderia artesanal Industrial 2300 Consumo (kWh) 1725 Domestico 1150 575 Comercial ene mar may jul sep nov 0 Mes 10-100kWh/dia 4-7kWh/(m2*dia) 10-30 m2 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 86. Potencia Energia Temperatura R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 87. Potencia tamaño Energia tiempo Temperatura concentración R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 88. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 89. 1D ¿2D? R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 90. 2 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 91. 2 2 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 92. motor control motor R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 93. motor control motor =$1,000 USD por 1-2 m2 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 94. esclavo esclavo esclavo esclavo amo motor control motor R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 95. esclavo esclavo esclavo esclavo amo motor control motor esclavo esclavo esclavo esclavo amo motor control motor esclavo esclavo esclavo esclavo amo motor control motor R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 96. control R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 97. control • WiFi • ZigBee • Eithernet • RS 232 • fecha • Posición heliostáticos • intensidad de iluminación R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 98. Wednesday, November 16, 11
  • 99. Wednesday, November 16, 11
  • 100. Wednesday, November 16, 11
  • 101. Wednesday, November 16, 11
  • 102. Wednesday, November 16, 11
  • 103. Wednesday, November 16, 11
  • 104. Wednesday, November 16, 11
  • 105. Wednesday, November 16, 11
  • 106. Wednesday, November 16, 11
  • 107. Wednesday, November 16, 11
  • 108. Wednesday, November 16, 11
  • 109. Wednesday, November 16, 11
  • 110. Wednesday, November 16, 11
  • 111. Wednesday, November 16, 11
  • 112. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 113. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 114. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 115. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 116. Transmisión pic of transmissionR.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 117. Transmisión pic of transmissionR.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 118. 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 2011Wednesday, November 16, 11
  • 119. Control activo 2-ejes azmut y elevación ¿nubes? luz neta R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 120. Wednesday, November 16, 11
  • 121. Wednesday, November 16, 11
  • 122. Wednesday, November 16, 11
  • 123. Wednesday, November 16, 11
  • 124. Wednesday, November 16, 11
  • 125. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 126. R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 127. Divisores de voltaje contra ángulo 150 113 75 Vertical 38 0 -150.00 -120.00 -90.00 -60.00 -30.00 0 30.00 60.00 90.00 120.00 150.00 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 128. Divisores de voltaje contra ángulo 150 1200 113 900 Horizotal 75 Vertical 600 38 300 0 -150.00 -120.00 -90.00 -60.00 -30.00 0 30.00 60.00 90.00 120.00 150.00 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 129. Divisores de voltaje contra ángulo 150 1200 113 900 Horizotal 75 Vertical 600 1-1024 38 300 2º/15±3 0 -150.00 -120.00 -90.00 -60.00 -30.00 0 30.00 60.00 90.00 120.00 150.00 R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 130. arreglo heliostático modular rastrear o re dirigir integración con red de edificio nosotros infraestructura para experimentos monitoreo de iluminación solar R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 131. Usos 1-2 ejes directo concentrado https://github.com/sunnycanuck/Heli- stato-Amo-Esclavo R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 132. In fin • Inspirar • Comunicar • Aprender • Jugar R.Evans 2011Wednesday, November 16, 11
  • 133. Gracias Rodger Evans revans@cicese.mx sunnycanuck@gmail.comWednesday, November 16, 11