Uno de los grandes retos para las aplicaciones de generación distribuida (GD) a través de sistemas fotovoltaicos es maximizar la potencia total instalada, según el disponibilidad de espacio físico y financiero.
Cuanto mayor sea la potencia instalada del conjunto fotovoltaico, mayor será la generación de energía y el número de cargas a las que se podrá dar servicio. Sin embargo, no siempre es posible aprobar un nuevo proyecto o ampliar una instalación existente según la potencia prevista.
La viabilidad de conectar nuevos generadores a la red de distribución depende de cuestiones técnicas y contractuales. De ese modo, Los proyectos pueden ser inviables. si alguno de estos elementos no es compatible. Por ejemplo, no es raro encontrar instalaciones que tienen restricciones en la potencia que se puede inyectar a la red. Por lo tanto, una de las formas de abordar este tipo de situaciones es mediante el control de las exportaciones a través de inversores fotovoltaicos.
Actualmente el mercado demanda sistemas de gestión que permitan al usuario una visión completa del flujo energético en la instalación. Generalmente, los inversores sólo muestran información sobre la generación de energía, pero no indicar parámetros del consumo interno de la instalación.
Este artículo muestra cómo los inversores en la red son controlados para cumplir con los requisitos contractuales o límites técnicos de los concesionarios. Además, se mostrará cómo el uso de gestores externos puede ayudar a gestionar, limitar o incluso bloquear completamente el flujo de energía a la red eléctrica, aumentando incluso la potencia total del conjunto fotovoltaico.
Control de exportación de energía del inversor.
Los inversores fotovoltaicos tienen una potencia de salida naturalmente limitada por la generación del conjunto conectado a su entrada, y esto significa que la potencia de salida de un inversor nunca puede ser mayor que la potencia de entrada.
Además, todo inversor fotovoltaico tiene una potencia máxima de salida y este valor aparece en la ficha técnica del fabricante, y en muchos casos es diferente a su potencia nominal. Por ejemplo, un inversor con una potencia nominal de 100 kW. puede tener la máxima potencia de salida 110 kW, según el fabricante. Este hecho es importante no sólo para la generación total de energía, sino para el dimensionamiento de cables y componentes de protección de la instalación.
La potencia máxima de salida indica el máximo que puede entregar el inversor, siendo una limitación de hardware y software. Incluso si el equipo es diseñado para funcionar con sobrecarga en el lado de corriente continua (CC), su potencia máxima de salida de corriente alterna (CA) es el límite superior de operación.
¿Cómo podemos proceder si necesitamos limitar la potencia de salida del equipo a un valor por debajo de su potencia máxima? En ese caso Hay dos formas de lograr este objetivo.. La primera forma de limitar la potencia de salida del inversor es mediante la configuración interna del equipo. Este método es sencillo y fácil de realizar, ya que los inversores permiten ajustes en la potencia de salida.
El problema de este método es que debe realizarse manualmente y no permite monitorear las variaciones de carga y la generación instantánea. Esto significa que un cuota de energía se puede perder si la carga varía frecuentemente a lo largo del día.
Otra alternativa para controlar la generación y exportación de energía en la red es a través de un controlador externo al inversor. Esta alternativa permite un control dinámico de la generación en función del consumo instantáneo del cliente. De esta manera, es posible optimizar el uso de inversores y cumplir con las restricciones técnicas de inyección en la red.
¿Cuándo es necesario el control de las exportaciones de inversores en la red?
Se encuentran aplicaciones con control de potencia. en segmentos residencial, comercial, industrial y en grandes plantas. Son aplicaciones que requieren un equilibrio preciso entre generación de carga y consumo, y el método manual de control no es suficiente.
En los sistemas fotovoltaicos conectados a red, la energía generada Se puede utilizar para uso interno. instalación o exportación a la red de distribución de energía. La porción de energía generada y consumida instantáneamente se cuantifica a través del autoconsumo de la instalación.
Cuanto mayor sea el porcentaje de autoconsumo, mayor será la independencia de la instalación respecto del concesionario de energía y menor el impacto de los ajustes en las tarifas energéticas para el cliente final. Se puede mejorar el porcentaje de autoconsumo mediante control de generación por inversores, reubicación de cargas, con ayuda de baterías. o incluso con la integración de coches eléctricos en la instalación.
El control de inyección de los inversores también es aplicaciones en redes restringidas en la potencia del generador conectado, limitaciones por capacidad de equipos de protección o transformadores.
Como ejemplo, podemos considerar una instalación donde se ha alcanzado el límite de funcionamiento del transformador. No es posible instalar más inversores e inyectarlos a la red sin sobrecargar el transformador. En este caso, un controlador de exportación se puede utilizar de una manera que incluso con la implementación de nuevos inversores en la instalación, la energía producida sólo se utiliza para el uso de las cargas y no pasa por el transformador.
Los clientes medianos y grandes que estén en Mercado Livre pueden utilizar el control del inversor en el modo denominado “Cuadrícula cero" o "Exportación cero”. En esta estrategia operativa se siguen utilizando inversores “on-grid” conectados a la red, pero se elimina el flujo de energía a la red pública.
También son posibles otras aplicaciones utilizando el control de exportación del inversor. Estas aplicaciones encontrarán cada vez más espacio en el mercado a medida que los consumidores quieran conseguir autonomía energética y aumentar la potencia de los generadores fotovoltaicos instalados.
Cómo controlar la exportación de energía
Exported Power Manager o EPM de Solís llegó al mercado brasileño como una solución de gestión inteligente de energía para sistemas residenciales, comerciales, industriales o plantas fotovoltaicas. La Figura 1 muestra un esquema de aplicación típico con este componente.
EPM es un sistema de control de instalaciones conectadas a la red eléctrica, es decir, sistemas on-grid. Este sistema de control permite medir el flujo de energía en la instalación, así como la energía inyectada, o la energía utilizada de la red eléctrica, o incluso medir el consumo de las cargas del cliente. Una aplicación típica del EPM, como se ilustra en la Figura 1, es conectarlo a inversores mediante cableado RS485 y a la red eléctrica, mediante transformadores de corriente (CTs)
A través de EPM es posible implementar Sistemas Grid Zero y con control dinámico de potencia mediante monitorización en tiempo real y comunicación con inversores fotovoltaicos. Se trata de una solución compatible con los inversores Solis monofásicos y trifásicos, pudiendo controlar hasta 80 inversores dentro de una misma instalación.
Una de las grandes diferencias de EPM es su practicidad y facilidad de instalación.. Con un peso de tan solo 5 kg y siguiendo unos pocos pasos de configuración, el equipo se puede poner en marcha y poner en funcionamiento en menos de 10 minutos.
Se lanzaron al mercado tres versiones de EPM, permitiendo que instalaciones monofásicas o trifásicas utilicen la solución. La versión más completa (EPM3-5G-PLUS) es compatible con sistemas trifásicos en tensiones de 220 V, 380 V o 480 V, además de tener una entrada para comunicación vía wifi o cable ethernet.
¿Cómo funciona Solís EPM?
Controlar la generación de múltiples inversores en tiempo real en función de las variaciones de carga no es una tarea sencilla y requiere de mucha potencia de procesamiento, además de velocidad y precisión. A pesar de realizar una función compleja, el funcionamiento del EPM se puede describir mediante sencillos pasos.
Para que el sistema funcione correctamente, el EPM debe estar conectado al estándar de entrada del cliente, y se debe medir voltaje y corriente en cada una de las fases. Además, Se requieren cables de comunicación. RS-485 entre el EPM y los inversores fotovoltaicos. Cada inversor recibe y envía comandos al EPM a través de diferentes direcciones.
Al medir el voltaje y la corriente en el estándar de entrada, el EPM puede determinar no sólo la potencia total procesada, sino también su dirección. La dirección del flujo de energía puede ser hacia la red de distribución. o sensación de carga de clientes, variando a lo largo del día en función de la generación y el consumo instantáneo.
La demanda de cada inversor es determinado individualmente mediante un algoritmo inteligente en tiempo real, según los siguientes escenarios:
- Escena 1 - Generación fotovoltaica < Consumo: En este caso el controlador envía un comando a los inversores para que se maximice su generación y se aproveche la máxima potencia disponible de los módulos. La diferencia entre consumo y generación disponible está cubierta por la red del concesionario.
- Escena 2 - Generación fotovoltaica = Consumo: Se optimiza el autoconsumo y los inversores reciben comandos para mantener la generación al nivel actual. La red externa no se utiliza.
- Escena 3 - Generación fotovoltaica > Consumo: Si se elige el funcionamiento Red Cero, entonces los inversores reciben comandos para que su generación se reduzca al nivel de carga y la exportación a la red sea cero. Si no se elige Grid Zero, entonces el controlador permite inyectar un porcentaje de energía a la red, según la configuración del usuario.
Estudio de caso con EPM en Brasil
A continuación se puede ver el diagrama de funcionamiento de EPM en una instalación con inversores trifásicos de 60 kW ubicada en el estado de Río de Janeiro. La capacidad total del sistema es de aproximadamente 800 kWp, con un solo EPM3-5G-PLUS Se utiliza para controlar 12 inversores Solis. El cliente participa en Mercado Livre y no desea exportar energía a la red externa por motivos contractuales y de funcionamiento de la red.
La Figura 4 muestra el flujo de energía captado por el EPM a lo largo de un día de operación del sistema. Esta información se pone a disposición del cliente final, integrador y distribuidor a través de la plataforma de seguimiento SolisCloud.
Al monitorear el EPM es posible visualizar tres curvas: la generación total de los inversores (amarillo), la potencia utilizada de la red (roja) y la curva de consumo del cliente (verde). El análisis simultáneo de las tres curvas muestra una visión completa no sólo de la generación, sino también del consumo en la instalación.
La curva de carga de la Figura 4 muestra un consumo medio de 100 kW durante la noche. Esta energía es importada de la concesionaria ya que no existe generación local. En horario laboral la potencia media consumida se incrementa hasta los 300 kW, donde una parte es suministrada por el sistema fotovoltaico (en amarillo). La diferencia entre consumo y generación es abastecida por la red del concesionario (en rojo).
Se observa que durante gran parte del día el consumo de los clientes es mayor que la generación, y en este caso la energía pasa del concesionario al cliente, para poder satisfacer la demanda. A pesar de, Hay momentos en los que se acerca la generación. consumo y el sistema de control actúa para no exportar energía a la red externa.
La Figura 5 muestra un resumen de la operación con el EPM. Ahora se muestran los valores totales para el día seleccionado. Se observa que el 100% de la energía generada o 1,66 MWh se destinan al consumo interno de la instalación. No se exportó ningún valor en kWh a la red de distribución. Esto confirma que el sistema funcionó según lo previsto por el cliente.
En resumen, el Solis EPM es un equipo que permite exportar el control de los inversores, pero también la gestión del flujo de energía en la instalación. El equipo puede ser utilizado para operación con bloqueo total de inyección en la red o Cuadrícula cero, con soporte simultáneo de inversores Solis de diferentes potencias. Además, un control completo de la energía permite aprovechar y utilizar mejor la generación fotovoltaica a nivel local.
Una respuesta
Estimado
¿Podrías decirme si este medidor cumple con los requisitos para controlar la energía exportada a la red? La presente cuestión se refiere al cumplimiento del estudio del CONCESIONARIO respecto del flujo de potencia de la estación transformadora, es decir, limitar la potencia inyectable en un día y horario preestablecido.
Espero,
tuyo sinceramente,