Un sistema fotovoltaico conectado a la red , o sistema fotovoltaico conectado a la red, es un sistema de energía solar fotovoltaica que genera electricidad y que está conectado a la red pública . Un sistema fotovoltaico conectado a la red consta de paneles solares , uno o varios inversores , una unidad de acondicionamiento de energía y equipos de conexión a la red. Van desde pequeños sistemas de tejado residenciales y comerciales hasta grandes estaciones de energía solar a escala de servicios públicos . Cuando las condiciones son adecuadas, el sistema fotovoltaico conectado a la red suministra el exceso de energía, más allá del consumo de la carga conectada, a la red pública . [1]
Los sistemas residenciales de tejado conectados a la red con una capacidad de más de 10 kilovatios pueden satisfacer la carga de la mayoría de los consumidores. [2] Pueden alimentar el exceso de energía a la red, donde otros usuarios la consumen. La retroalimentación se realiza a través de un medidor para monitorear la energía transferida. La potencia fotovoltaica puede ser inferior al consumo medio, en cuyo caso el consumidor seguirá comprando energía de la red, pero en una cantidad menor que antes. Si la potencia fotovoltaica supera sustancialmente el consumo medio, la energía producida por los paneles superará con creces la demanda. En este caso, el exceso de energía puede generar ingresos vendiéndolo a la red. Dependiendo de su acuerdo con la empresa de energía de su red local, el consumidor sólo debe pagar el costo de la electricidad consumida menos el valor de la electricidad generada. Este será un número negativo si se genera más electricidad de la que se consume. [3] Además, en algunos casos, el operador de la red paga incentivos en efectivo al consumidor.
La conexión del sistema de energía fotovoltaica sólo se puede realizar mediante un acuerdo de interconexión entre el consumidor y la empresa de servicios públicos. El acuerdo detalla las distintas normas de seguridad que se seguirán durante la conexión. [4]
Características
La energía eléctrica de los paneles fotovoltaicos debe convertirse en corriente alterna mediante un inversor de energía especial si está destinada a ser entregada a una red eléctrica. El inversor se encuentra entre el panel solar y la red, y puede ser una unidad independiente grande o puede ser un conjunto de pequeños inversores conectados a paneles solares individuales como un módulo de CA. El inversor debe monitorear el voltaje, la forma de onda y la frecuencia de la red. El inversor debe detectar un fallo en el suministro de la red y, luego, no debe suministrar energía a la red. Un inversor conectado a una línea eléctrica que funciona mal se desconectará automáticamente de acuerdo con las reglas de seguridad, que varían según la jurisdicción. La ubicación de la corriente de falla juega un papel crucial a la hora de decidir si el mecanismo de protección del inversor se activará, especialmente en redes de suministro eléctrico de baja y media potencia. Un sistema de protección debe garantizar el correcto funcionamiento ante fallos externos al inversor en la red de suministro. El inversor especial también debe diseñarse para sincronizar su frecuencia de CA con la red, para garantizar la correcta integración del flujo de potencia del inversor en la red según la forma de onda.
Ventajas
Los sistemas como la medición neta y la tarifa de alimentación que ofrecen algunos operadores de sistemas pueden compensar los costos de uso de electricidad de los clientes. Sin embargo, en algunos lugares, las tecnologías de red no pueden hacer frente a la generación distribuida que se alimenta a la red, por lo que la exportación del excedente de electricidad no es posible y ese excedente se conecta a tierra.
Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red son comparativamente más fáciles de instalar, ya que no requieren un sistema de baterías. [ 15]
La interconexión a la red de sistemas de generación de energía fotovoltaica (PV) tiene la ventaja de una utilización eficaz de la energía generada porque no implica pérdidas de almacenamiento. [6]
Un sistema de energía fotovoltaica es carbono negativo durante su vida útil, ya que cualquier energía producida además de la necesaria para construir el panel inicialmente compensa la necesidad de quemar combustibles fósiles. Aunque no siempre brilla el sol, cualquier instalación proporciona una reducción media razonablemente predecible del consumo de carbono.
Desventajas
La energía fotovoltaica conectada a la red puede causar problemas con la regulación de voltaje . La red tradicional opera bajo el supuesto de flujo unidireccional o radial. Pero la electricidad inyectada en la red aumenta el voltaje y puede elevar niveles fuera del ancho de banda aceptable de ±5%. [7]
La energía fotovoltaica conectada a la red puede comprometer la calidad de la energía . La naturaleza intermitente de la energía fotovoltaica significa cambios rápidos de voltaje. Esto no sólo desgasta los reguladores de voltaje debido a los ajustes frecuentes, sino que también puede provocar fluctuaciones de voltaje. [8]
La conexión a la red plantea muchos desafíos relacionados con la protección. Además del aislamiento, como se mencionó anteriormente, niveles demasiado altos de energía fotovoltaica conectada a la red resultan en problemas como desensibilización de relés, disparos molestos, interferencias con reconectadores automáticos y ferrorresonancia . [9]
Isla
Diagrama de un sistema fotovoltaico residencial conectado a la red
El aislamiento es la condición en la que un generador distribuido continúa alimentando una ubicación aunque la energía de la red eléctrica ya no esté presente. La instalación en islas puede ser peligrosa para los trabajadores de servicios públicos, quienes pueden no darse cuenta de que un circuito todavía está encendido, aunque no haya energía de la red eléctrica . Por esa razón, los generadores distribuidos deben detectar el aislamiento y dejar de producir energía inmediatamente; esto se conoce como anti-isla.
Anti-isla
En caso de un apagón en un sistema fotovoltaico conectado a la red, los paneles solares seguirán suministrando energía mientras brille el sol. En este caso, la línea de suministro se convierte en una "isla" con energía rodeada por un "mar" de líneas sin energía. Por esta razón, los inversores solares que están diseñados para suministrar energía a la red generalmente deben tener un circuito automático anti-isla. En el modo isla intencional, el generador se desconecta de la red y obliga al generador distribuido a alimentar el circuito local. Esto se utiliza a menudo como sistema de respaldo de energía para edificios que normalmente venden su energía a la red.
Hay dos tipos de técnicas de control anti-isla:
Pasivo: se mide el cambio de voltaje y/o frecuencia durante la falla de la red y se emplea un bucle de retroalimentación positiva para alejar el voltaje y/o la frecuencia de su valor nominal. Es posible que la frecuencia o el voltaje no cambien si la carga coincide muy bien con la salida del inversor o si la carga tiene un factor de calidad muy alto (relación de potencia reactiva a real). Entonces existe una zona de no detección (NDZ).
Activo: este método emplea inyectar algún error en frecuencia o voltaje. Cuando falla la red, el error se acumula y empuja el voltaje y/o la frecuencia más allá del rango aceptable. [10]
^ ab Elhodeiby, AS; Metwally, HMB; Farahat, MA (marzo de 2011). "ANÁLISIS DE RENDIMIENTO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO A LA RED DE TEJADO DE 3,6 KW EN EGYP" (PDF) . Conferencia internacional sobre sistemas y tecnologías energéticas (ICEST 2011) : 151–157 . Consultado el 21 de julio de 2011 .[1]
^ "Sistemas fotovoltaicos conectados a la red". Servicios de energía Acmepoint. Archivado desde el original el 31 de octubre de 2015 . Consultado el 28 de abril de 2015 .
^ "Guía para propietarios de viviendas para financiar un sistema eléctrico solar conectado a la red" (PDF) . Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable del DOE . Consultado el 28 de abril de 2015 .
^ "Sistemas fotovoltaicos (PV) eléctricos solares conectados a la red". powernaturally.org . Consultado el 21 de julio de 2011 .
^ "Sistema fotovoltaico conectado a la red" (PDF) . soe-townsville.org . Consultado el 21 de julio de 2011 .
^ "Directriz internacional para la certificación de componentes de sistemas fotovoltaicos y sistemas conectados a la red". iea-pvps.org . Consultado el 21 de julio de 2011 .
^ Steffel, Steve. "Desafíos para la regulación del voltaje del alimentador de distribución con cantidades crecientes de energía fotovoltaica" (PDF) . Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable del DOE . Consultado el 28 de abril de 2015 .
^ "Estudio del MIT sobre el futuro de la red eléctrica" (PDF) . Iniciativa energética del MIT . MIT. Archivado desde el original (PDF) el 5 de marzo de 2016 . Consultado el 28 de abril de 2015 .
^ Kaur, Gurkiran (2006). "Efectos de las interconexiones de generación distribuida (GD) en la protección de alimentadores de distribución". Asamblea General de la Sociedad de Ingeniería Eléctrica IEEE de 2006 . págs. 8 págs. doi : 10.1109/PES.2006.1709551. ISBN1-4244-0493-2. S2CID 24433656. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
^ "Inversores solares interactivos con la red y su impacto en la seguridad y calidad del sistema eléctrico" (PDF) . eng.wayne.edu. pag. 30. Archivado desde el original (PDF) el 23 de mayo de 2012 . Consultado el 10 de junio de 2011 .
enlaces externos
Base de datos de incentivos estatales para energías renovables y eficiencia
Conceptos básicos del inversor Archivado el 14 de octubre de 2013 en Wayback Machine (PDF descargable)
