Gestión inteligente de la energía solar fotovoltaica

Las ventajas de energía solar fotovoltaica Se conocen. Desde una perspectiva ambiental, la energía fotovoltaica ofrece una alternativa viable al uso de recursos fósiles, como el carbón, el petróleo y el gas natural. Desde la perspectiva del consumidor, la energía solar proporciona ahorro y, en algunos casos, independencia energética.

Sin embargo, el potencial de los sistemas fotovoltaicos no suele aprovecharse al máximo y, en su lugar, la mayor parte de la energía solar producida se vierte a la red eléctrica, sujeta al pago de impuestos y tarifas de uso. Con una gestión energética inteligente, es posible maximizar los beneficios de los sistemas fotovoltaicos.

La gestión inteligente de la energía se puede realizar a través de varias estrategias: utilizar la energía en el mismo momento en que se genera, utilizar la energía en los momentos en que la tarifa es más barata, desplazar la disponibilidad de energía solar para que coincida con el horario del día de consumo mediante un sistema de almacenamiento o evitar inyectar exceso de energía fotovoltaica a la red eléctrica.

Algunas de estas estrategias están estrechamente relacionadas. Por ejemplo, para evitar la inyección diurna de exceso de energía, es necesario almacenarla en baterías. La energía almacenada en las baterías se puede utilizar durante la noche.

Según el caso, la generación del inversor fotovoltaico puede limitarse intencionalmente para evitar la inyección a la red. Esta última estrategia es menos recomendable, ya que desperdicia energía que podría utilizarse en otros lugares o almacenarse. Sea cual sea la estrategia de gestión energética adoptada en una instalación, un componente necesario es el contador de energía inteligente, como se muestra en la Figura 1.

La función del medidor inteligente es registrar el flujo de energía bidireccional y comunicarse con otros equipos, como inversores o centros de control, entre otros. El medidor que se muestra en la Figura 1 es un... Contador inteligente Fronius bidireccional, que cuenta con un puerto de comunicación Modbus para intercambio de información con los inversores y tiene la capacidad de registrar la curva de carga del consumidor.

La Figura 2 muestra un diagrama simplificado de un sistema de microgeneración con baterías y un medidor inteligente. La energía producida por los paneles fotovoltaicos (1) es procesada por el inversor (2), que puede inyectarla en forma de corriente alterna en el punto de acoplamiento a la red eléctrica (3) o almacenarla en un banco de baterías (5).

El medidor inteligente (4) se instala en la frontera entre el sistema de microgeneración y la red eléctrica, registrando el flujo bidireccional de energía (es decir, la energía que se inyecta a la red eléctrica y la que se consume). El inversor registra la energía producida por el sistema fotovoltaico. La combinación de los valores de la energía generada por el sistema fotovoltaico y la energía inyectada a la red eléctrica permite determinar el exceso de energía.

Básicamente, existen dos maneras de construir un sistema con las funcionalidades del sistema ilustrado en la Figura 2. En la primera opción, se pueden utilizar dos tipos de inversores: un inversor puramente conectado a la red (que solo inyecta energía a la red) y un inversor de baterías (que carga y descarga las baterías en conexión con la red). En la segunda opción, preferible para sistemas más pequeños, se puede utilizar un inversor híbrido multipuerto, como el que se muestra en la Figura 3, que puede conectarse simultáneamente a la red eléctrica y a un banco de baterías.

Uso inteligente de la energía

Desde el punto de vista de la gestión energética, la característica más importante del sistema ilustrado en la Figura 2, así como del inversor híbrido ilustrado en la Figura 3, es la capacidad de operar simultáneamente con paneles solares, baterías y la red eléctrica, permitiendo el control de diferentes flujos de energía, como se ilustra en la Figura 4. Además, se incrementa el consumo energético inteligente con la posibilidad de alimentar selectivamente cargas a través de reglas de prioridad que se pueden configurar en el inversor, en función de la disponibilidad de energía solar o energía en las baterías.

En la Figura 4 observamos los siguientes posibles flujos de energía:

• Naranja: unidireccional – desde paneles solares hasta inversor;
• Gris: bidireccional – energía inyectada en la red o consumida desde la red;
• Verde: bidireccional – energía almacenada o consumida desde baterías;
• Azul: unidireccional – energía consumida por cargas locales.

Al combinar los flujos naranja, gris y verde, es posible implementar las estrategias de gestión energética mencionadas anteriormente. El inversor GEN 24 de la Figura 3 puede configurarse con las siguientes estrategias de uso inteligente de la energía:

• Optimización del consumo interno: El inversor se controla siempre según el criterio de potencia cero en el punto de medición. En modo automático (configuración de fábrica), el punto de conexión a la red eléctrica, donde se instala el contador inteligente, se ajusta automáticamente a 0 W (consumo máximo propio de energía solar).
• Configuración de prioridades: Si el sistema cuenta con componentes de batería, se pueden establecer las prioridades para el uso de la energía almacenada. El equipo con mayor prioridad se activará primero y los demás se activarán después, si aún hay exceso de energía.
• Gestión de carga: Se pueden definir diferentes reglas para el suministro de energía selectivo de cargas, que se pueden activar o desactivar a través de los puertos de E/S (entrada y salida) digitales del inversor.