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Las energías renovables una solución para el sector energético

Las soluciones híbridas fotovoltaica-diésel (PVD) representan un segmento fundamental del mercado claramente influido por la reducción de los costos de fabricación de la energía fotovoltaica (PV). En respuesta a las recientes caídas de los precios del módulo PV y los aumentos del precio del diésel con el paso del tiempo, las soluciones híbridas PV diésel empiezan a ganar aceptación en todo el mundo como alternativa económicamente atractiva a la ampliación de redes y sistemas de minirredes que solo funcionan con diésel.

El alto coste de una fuerte dependencia del combustible diésel en países del África subsahariana, Latinoamérica y el sudeste de Asia, así como su lejanía geográfica, distribución insular y topografía son factores importantes que hacen que las soluciones PVD sean ideales para clientes de esos lugares.

La solución PVD de ABB, que incluye automatización de PVD e inversores solares, puede configurarse como una fuente adicional de energía que maximiza el ahorro de combustible y reduce los costes del tiempo de explotación. Los actuales bajos costes de los sistemas PV son un beneficio añadido que acortan la amortización de la inversión.

La solución energética PVD proporciona a los clientes una alternativa convincente al empleo único de minirredes basadas en combustible diésel. Por todo el mundo hay decenas de gigavatios (GW) de potencia en microrredes basadas sólo en diésel que podrían remodelarse integrando tecnologías de energías renovables, como PVD. Este mercado de minirredes de diésel, ya existente, representa un enorme potencial económico para los años próximos.

Microrredes

Las microrredes combinan recursos de energía distribuidos y cargas que pueden aplicarse de forma controlada y coordinada, bien sea conectados a una red eléctrica principal o en modo de “isla”, donde ni extraen energía de la red principal ni la suministran. Las microrredes son una clasificación general de pequeñas redes eléctricas, autosuficientes que suministran a los clientes.

El concepto de micro-red no es nuevo, pero el reconocimiento de su importancia comercial es reciente. Durante la era de la industrialización, las redes centralizadas que atendían a gran número de consumidores desde una fuente eléctrica primaria única tuvieron más sentido económico que

las micro redes. Para los municipios, colegios y otras entidades no era en general viable construir y gestionar sus propias centrales eléctricas y redes de distribución peque ñas. Las micro redes no eran una solución rentable para las necesidades diarias. La dependencia de fuentes como los generadores diésel se consideró admisible en situaciones críticas, como los cortes de suministro. Pero actualmente las micro redes orientadas a la integración y la gestión eficaz de recursos renovables están ganando importancia. Su potencial como solución comercial sensible a las necesidades energéticas diarias puede ser ventajoso en circunstancias muy diversas.

Experiencia de ABB en microrredes

ABB ha acumulado más de 25 años de conocimientos y experiencia en microrredes y ha ejecutado con éxito más de 30 proyectos. El compromiso de ABB con las microrredes se ha puesto de manifiesto por medio de investigación y desarrollo, inversiones e innovación de productos. Este trabajo se ha aplicado al campo de la automatización de centrales para tecnologías de generación de energía clásica y moderna, así como a tecnologías de sistemas eléctricos como estabilización de redes y almacenamiento de energía.

Fotovoltaico y diésel La línea de productos MicroGrid Plus de ABB es una plataforma de automatización especial diseñada para gestionar sistemas de generación de electricidad caracterizados por distintas combinaciones de tecnologías clásicas y renovables, como diésel, gas, geotérmica, hidráulica, eólica, solar y de almacenamiento de energía. Las microrredes se pueden controlar eficazmente incorporando la línea de productos Microgrid Plus. El resultado es el equilibrio definitivo de calidad y seguridad de la energía eléctrica, al tiempo que se asegura una utilización ideal de la energía renovable.

El PVD de ABB es la más reciente incorporación al abanico de productos de automatización. ABB ha creado el PVD específicamente para la automatización de soluciones de centrales híbridas con PV solar y generadores de combustible fósil. PVD, orientado a la rentabilidad y a la sencillez de la ingeniería, se ha diseñado empleando el conocimiento y las ventajas del sistema MicroGrid Plus. Esta filosofía de diseño ha culminado en la reducción del número de componentes y en un modelo de entrega del proyecto simplificado drásticamente.

Como la minimización de costes ocupa el primer plano del diseño de PVD, el usuario final puede desplegar una solución de automatización total prefabricada. Bibliotecas prediseñadas, un coste de puesta en servicio mínimo y un número reducido de componentes hacen innecesarias las aptitudes especializadas y los costes añadidos para desarrollo de ingeniería.

En cuanto al rendimiento, PVD se ha diseñado teniendo presentes tecnologías de renovables de penetración media. Se suelen conseguir penetraciones máximas de energía solar de alrededor de 30–50 por ciento. Esto corresponde a una energía renovable neta y compensaciones con combustible de hasta un 15 por ciento a lo largo de un año, un importante beneficio. Además, PVD ofrece un método de despliegue y configuración uniforme para sistemas de control con uno a 16 generadores y uno a 32 inversores para admitir diversas configuraciones de central de forma fácil y eficaz y satisface varias necesidades del cliente ➔ 1.

Inversores ABB

En una aplicación de PVD se pueden utilizar tanto inversores centrales como de cadena, y ABB ha desarrollado productos para controlar los generadores solares. Se han combinado dos tipos de inversores ABB con el PVD: el inversor trifásico de cadena (TRIO) para inversores de cadena y los inversores de la clase PVS para inversores centrales. Ambos inversores han sido probados y verificados en mapas de interfaz con PVD.

Se han seleccionado estos inversores entre toda la gama de productos y servicios que ofrece ABB para la generación, el transporte y la distribución de energía solar en sistemas de panel solar conectado a la red y en sistemas híbridos y trabajan en toda la cadena de valor solar.

Inversores de cadena ABB

Los TRIO 20.0 y 27.6 forman parte de la familia TRIO de inversores que representan la solución más eficiente tanto para aplicaciones PV comerciales como para soluciones de captación de energía PV de gran tamaño montadas en tierra. Estos inversores de cadena están idealmente adecuados para industrias pequeñas y medias, hoteles y centros turísticos y edificios y locales comerciales situados en zonas aisladas.

Además, la alta fiabilidad de TRIO, gracias a la refrigeración por convección natural y el índice de protección ambiental IP65, lo hace resistente a condiciones ambientales extremas y, por lo tanto, ideal para su uso en exteriores.

Además de su demostrada fiabilidad, su elevado rendimiento (hasta el 98,2 por ciento) y la amplia gama de tensiones de entrada, los inversores TRIO son atractivos para lugares aislados por la flexibilidad de su configuración de diseño, que les permite adaptarse a distintas disposiciones de parques solares. Los inversores TRIO ofrecen también dos dispositivos independientes de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) que garantizan una entrega de energía óptima desde dos hileras parciales caracterizadas por orientaciones distintas. Además, esta solución de inversores ofrece a los clientes una instalación rápida gracias al cuadro de conexiones fácilmente desmontable.

Se han enviado a todo el mundo inversores TRIO con una potencia acumulada de unos 4 GW, y ahora son una herramienta valiosa para atender las necesidades de energía de clientes de comunidades aisladas.

Inversores centrales de ABB

Para centrales de varios megavatios, especialmente en los segmentos de la minería y la industria pesada, los inversores centrales son muy apreciados por los integradores de sistemas y los usuarios finales, que necesitan inversores solares de altas prestaciones para centrales PV a escala de compañía eléctrica y una rentabilidad máxima de la inversión a lo largo de la vida útil de una central eléctrica.

El inversor central PVS 800 incluye componentes probados y tiene un largo registro de excelencia de prestaciones en aplicaciones exigentes y entornos difíciles ➔ 3. Equipados con una completa protección eléctrica y mecánica, los inversores están diseñados para una larga y fiable vida de al menos 20 años de servicio.

Además, los inversores centrales de ABB ofrecen excelentes resultados totales basados en eficiencia elevada, consumo de energía auxiliar reducido, fiabilidad verificada y la organización de servicio de ABB con experiencia por todo el mundo. Hay inversores de 100 kW a 1000 kW y están optimizados para su uso en centrales eléctricas PV de varios megavatios.

Solución PVD empaquetada

PVD se compone de controladores dedicados empaquetados en un kit completo diseñado para facilitar su integración en instalaciones industriales nuevas o ya desarrolladas ➔ 4. Los controladores se han clasificado de acuerdo con dos funciones distintas: el controlador G (o generador) responsable de la automatización de generadores de combustible fósil y el controlador P (o PV) responsable del control de generadores PV.

Para la configuración del emplazamiento y las labores de puesta en servicio se ha incluido una herramienta específica como componente fundamental del paquete ➔ 5. La herramienta permite al usuario llevar a cabo funciones básicas como la fijación de parámetros y el cambio de modo del controlador. Además, el usuario puede efectuar comprobaciones de estado del sistema de alto nivel en tiempo real y ver indicadores del rendimiento fundamentales sin necesidad de instalar un paquete especial de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA). Y si el cliente precisa un sistema SCADA, el PVD puede configurarse fácilmente con una solución SCADA adaptada a sus necesidades.

En su interior, la solución PVD utiliza controladores MGC690 con hardware y software de control resistente y fiable que cumple los requisitos exigentes de la automatización total de la planta. Los sistemas de microrred basados en MGC690 incorporan empaquetado en carril DIN de alta densidad, arquitectura de sistema flexible, altas prestaciones, control en tiempo real y comunicaciones de red rápidas basadas en Ethernet.

Para facilitar las comunicaciones entre dispositivos dentro del PVD, los mensajes entre el generador y los controladores PV se transmiten mediante una conexión Ethernet reservada de 100 MB. Esta configuración reduce la necesidad de interacción con las comunicaciones locales existentes o su interrupción. Las comunicaciones descendentes entre los controladores y el territorio están servidas por enlaces reservados Modbus RTU preterminados en el controlador. La

arquitectura de sistema integrado de calidad industrial del controlador MGC690 permite a la solución PVD ejecutar toda la lógica de automatización de la planta en menos de 100 ms. El bajo consumo de energía y el amplio margen de temperaturas de funcionamiento permite instalar el MGC690 en lugares cerrados sin necesidad de ventiladores, persianas, filtros de aire u otros equipos de refrigeración forzada. Esto elimina el mantenimiento de los sistemas de refrigeración y reduce sustancialmente los costes de explotación del equipo del sistema de control, lo que es especialmente ventajoso para clientes con microrredes.

La solución PVD de ABB con el controlador PVD y la posibilidad de elección de inversores solares centrales o de cadena es una alternativa fiable, eficiente y rentable para minirredes y ampliaciones de red que solo trabajan con combustibles fósiles. El diseño y la flexibilidad de la configuración hacen de estos dos productos soluciones muy adecuadas para industrias pequeñas o medianas, zonas aisladas o centrales eléctricas de industriales.

El MGC690 y el PVD proporcionan a los clientes las ventajas de un control rápido, preciso e ininterrumpido de sus sistemas de microrredes y permiten un suministro eléctrico estable y fiable. Esto, junto con el bajo precio de la energía fotovoltaica, el ahorro de combustible y los bajos costes de explotación para la implantación de una solución PVD aseguran la amortización rápida de la inversión y el valor para los clientes.

*Craig Blizard, ABB Power Grids and Grid Automation y

Zoheir Rabia, ABB Discrete Automation and Motion

Yesica Flores

Soy Yes, blogger desde hace más de 5 años. Me he especializado en el viejo y olvidado arte de divagar. Contacto [email protected]

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