Solución integrada para sistemas fotovoltaicos híbridos con almacenamiento.

El almacenamiento de energía asociado a sistemas fotovoltaicos ha ido ganando terreno en todo el mundo, ya sea por motivos económicos, técnicos o político-regulatorios.

Anteriormente restringidos a sistemas fuera de la red, los bancos de baterías son ahora un complemento importante para los sistemas fotovoltaicos híbridos o conectados a la red, que pueden funcionar conectados (en la red) o actuando como respaldo (fuera de la red).

Muchos fabricantes del mercado vienen trabajando para ofrecer equipos y soluciones para sistemas híbridos, incluidos inversores y bancos de baterías de litio con BMS (battery management system).

Aquí cabe un pequeño paréntesis: ¿qué son los sistemas híbridos? Comúnmente se utilizan dos definiciones en el mercado y se confunden un poco.

Un sistema híbrido puede ser aquel que funciona en dos modos diferentes: conectado a la red o fuera de la red. Por otro lado, un sistema que utiliza diferentes fuentes de energía o mezcla alguna fuente (como la solar fotovoltaica) y baterías eléctricas también puede ser híbrido.

En algunos casos, los sistemas son híbridos en todos los sentidos: utilizan baterías para el almacenamiento, mezclan diferentes fuentes de energía y tienen diferentes modos de funcionamiento.

Los sistemas energéticos híbridos son ya una realidad a cualquier escala imaginable: desde la microgeneración hasta la generación centralizada de energía eléctrica.

En la generación centralizada ya se utilizan los llamados BESS (sistemas de almacenamiento de energía en baterías), que permiten regular la intermitencia de la generación de energía, ayudan a controlar la estabilidad del sistema eléctrico o reducen la LCOE (coste nivelado de la energía) de plantas fotovoltaicas y eólicas.

A nivel de micro o mini generación de energía eléctrica, los sistemas híbridos pueden realizar varias funciones:

• proporcionar una mejor gestión energética en los hogares, evitando la inyección de energía a la red eléctrica y priorizando la generación propia;
• brindar seguridad en instalaciones comerciales a través de la función de respaldo o reduciendo la demanda durante los picos de consumo;
• reducir los costos de energía con la estrategia de cambio de energía (almacenar e inyectar energía en horarios programados);
• entre otras posibles funciones.

Dada la complejidad de los sistemas híbridos, que requieren inversores con diferentes características y modos de funcionamiento, además de los bancos de baterías de litio, que requieren complejos sistemas BMS, los sistemas híbridos se encuentran actualmente en una fase de entrada al mercado; que pueden estar más o menos avanzados en diferentes países.

Aquí en Brasil ya se están empezando a utilizar sistemas híbridos y se espera que su uso crezca en los próximos años debido a los factores que mencionamos al inicio de este artículo (económicos, técnicos o político-regulatorios) y también por la rápida Reducción del coste de las baterías en los últimos años.

Después de los sistemas fotovoltaicos conectados a la red, que ya se han generalizado en el mercado y se han popularizado entre los consumidores (en Brasil y en el mundo), vivimos en una época en la que los sistemas de almacenamiento están mostrando su potencial.

Los sistemas híbridos (como el de la imagen inferior) deberían convertirse en un estándar en los hogares brasileños en los próximos años, como ya está sucediendo en otros países.

En Australia, por ejemplo, muchos consumidores se ven impedidos de inyectar energía a la red eléctrica, por lo que es prácticamente obligatorio el uso de bancos de baterías asociados a sistemas fotovoltaicos.

En Brasil, los sistemas híbridos pueden permitir al consumidor beneficiarse de la tarifa blanca (almacenando energía para consumir en horas punta) o evitar inyectar energía a la red eléctrica si se reducen los beneficios del sistema de compensación de créditos de generación distribuida (con el cobro de cargos para energía inyectada).

En otras palabras, los sistemas híbridos permitirán a los consumidores la tan ansiada independencia energética, sin condiciones ni restricciones impuestas por empresas o agencias reguladoras del sector eléctrico.

Básicamente, en el mercado se pueden encontrar dos soluciones para sistemas híbridos: inversores multipuerto, que cuentan con entradas para fuentes de energía (solar fotovoltaica, por ejemplo) y bancos de baterías; o sistemas que integran componentes de forma modular, como se ilustra en la siguiente figura.

Normalmente, en hogares y sistemas pequeños, uno o dos inversores multipuerto pueden ser suficientes. En sistemas más exigentes o más grandes, la solución modular proporcionada por la integración de equipos permite una mayor flexibilidad y libertad en el tamaño de los componentes.

En el diagrama anterior, el sistema híbrido se compone de un inversor fotovoltaico CC/CA (que puede tener salidas dentro y fuera de la red, como en el ejemplo), un sistema de baterías (con inversor CC/CA incorporado y sistema BMS ) y un panel de integración, que realiza conexiones entre dispositivos, fuentes de alimentación y cargas de consumidores.

La solución Solax Power, que ejemplificamos en este artículo, permite la integración de todos los componentes de una forma fácil y elegante. Una celda básica está formada por una estructura vertical que reúne estos tres componentes: un inversor solar conectado a la red (en la parte superior), un Matebox (caja agregadora, situada en el centro) y un banco de baterías de litio (en la parte inferior). ).

A través de Matebox se pueden agregar múltiples columnas verticales, con la cantidad de inversores y bancos de baterías necesarios según las necesidades de cada proyecto.

El sistema ilustrado en la figura anterior emplea los siguientes componentes Solax Power:

• Inversor de la familia X1 Hybrid G4, disponible en potencias desde 4,5 kW hasta 10 kW, trifásico, con modo de funcionamiento conectado y aislado;
• Matebox, para agregar componentes sin necesidad de cableado externo, brindando instalaciones elegantes y rápidas;
• Banco de baterías Triple Power 3.0.