01 JUL 2015, 10:38

Sistema fotovoltaico acoplado exitosamente a la red eléctrica de baja tensión

Las pruebas fueron realizadas a baja escala en los laboratorios del GER (Grupo en Energías Renovables) del departamento de Física de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura de la Universidad Nacional del Nordeste (UNNE). A partir de un plan de trabajo se evaluó el comportamiento del sistema de generación fotovoltaica conectado a la red eléctrica, teniendo en cuenta que los equipos que lo conforman son producidos en el extranjero y que fueron diseñados para funcionar en redes que presentan una mayor estabilidad comparada con la local.


Sistema fotovoltaico acoplado exitosamente a la red eléctrica de baja tensión


“Las experiencias realizadas demostraron una alta confiabilidad por parte del sistema, tanto en el aspecto operativo así como también en materia de seguridad, de todas maneras hemos detectado algunas limitaciones respecto de la interacción del sistema con la red”, expresó a Argentina Investiga el ingeniero Manuel Cáceres que empleará los resultados del proyecto como parte de su tesis doctoral.

El equipo es sencillo pero también costoso. Tiene dos partes, la primera: un generador fotovoltaico de 1.200 W compuesto por paneles solares y en segundo lugar un inversor que acopla el generador a la red. Este inversor tiene una potencia nominal de 600 vatios y consiste, básicamente, en un sistema electrónico que transforma y adapta la energía suministrada por el generador para ser inyectada a la red de distribución eléctrica. Esta transformación es necesaria, ya que la red necesita señales de corriente alterna y el módulo suministra señales en corriente continua.

Limitaciones 

Uno de los problemas a los que Cáceres hace referencia tiene que ver con que precisamente los niveles de tensión de la red local impiden al sistema inyectar toda la energía que es capaz de producir. Al no contar con una tensión estable, el sistema fotovoltaico se protege y sale de servicio. El inversor censa todo el tiempo la tensión del sistema. Para funcionar en forma eficiente admite una variación de tensión que oscila entre los 210 y 245 voltios. Si la tensión cae fuera de este rango de trabajo, el inversor sale de servicio y deja de inyectar la energía disponible.

“Tenemos una red eléctrica que es inestable en cierto sentido, de ahí que los equipos que se fabrican en el exterior no cubren las necesidades locales. Surge así una primera conclusión: si se quiere maximizar la eficiencia del sistema necesitamos desarrollar equipos que se adapten a las condiciones de nuestra red”, expresó el ingeniero Cáceres.

En forma paralela el equipo de investigación enfoca el estudio a la conexión a redes de baja tensión, en particular lo que sucedería con la implementación de generación distribuida en distintos puntos de la red y la posibilidad de mejorar sus condiciones.

Demanda pico 

El sistema en estudio inyecta energía durante un cierto período del día porque está en función de las horas de sol. El momento de mayor generación de energía ocurre entre las horas del mediodía y la siesta. A causa de que la capacidad de generación del sistema es variable durante el día no se puede cubrir la energía demandada por las cargas conectadas a una determinada red eléctrica empleando sólo este mecanismo de generación.

El sistema fotovoltaico está hecho para trabajar en lo que se denomina “demanda de punta”, para aplanar los picos de consumo que se dan en horas de la siesta de un período estival. Satisface perfectamente ese escenario dado que los picos de generación del sistema coinciden con los picos de consumo. En la actualidad esta demanda se cubre con sistemas de generación que emplean combustibles fósiles y emiten CO2 a la atmósfera, lo que se puede reemplazar por este tipo de fuentes de generación limpias.

“Se podría decir que es posible cubrir -haciendo una evaluación previa de la red- entre un 15 y un 25 por ciento de la energía total demandada a una red; sólo para aplanar esos picos de consumo” señaló Cáceres. Eso sí el sistema fotovoltaico debe trabajar inexorablemente con otras fuentes de generación. “No es la única solución, es una más al problema de la generación eléctrica”.

Evaluación 

El sistema es evaluado en cada experiencia en función de parámetros eléctricos, de radiación solar y temperatura de funcionamiento de cada uno de sus elementos.

El estudio se realiza desde hace un año aproximadamente. Se analiza tanto cualitativa como cuantitativamente la energía que se inyecta a la red desde el punto de vista de índices eléctricos: distorsión armónica en cada una de las señales que se inyectan, cantidad de energía activa y reactiva generada a lo largo del día, etc.

El inversor inyecta energía con una distorsión armónica total en corriente (THDi) menor al 10%, en promedio genera 55,85 KWh por mes con un factor de potencia medio de 0.96 y con una eficiencia media de conversión del 89,5% (eficiencia media del inversor).

Legislación 

La segunda limitación que se presenta en el desarrollo de este tipo de sistemas de generación en nuestro país es la legislación. No existen en Argentina normativas específicas que regulen la conexión de sistemas fotovoltaicos a la red. Por otra parte, se considera conveniente que la energía producida a partir de paneles solares e inyectada a la red sea resarcida económicamente con una tarifa preferencial por tratarse de una fuente de generación limpia. Nada contempla la legislación provincial al respecto. En este sentido, el ingeniero Cáceres tiene previsto como parte de su tesis doctoral elaborar propuestas para dejarlas planteadas, previa evaluación de las experiencias realizadas en otros países en este aspecto.

En los ensayos, se tiene especial cuidado en que la energía generada nunca supere la demandada por las cargas conectadas a la red de la UNNE a los efectos de evitar inconvenientes con la empresa prestataria del servicio eléctrico, precisamente por el vacío legal existente.


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