Parte 4: Formación de la red de baterías fuera de la red
- By Khanya Gubangxa
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Introduction:
Pero primero, ¿qué es una microrred?
Antes de entrar en el tema principal, convendría explicar rápidamente qué es exactamente una microrred. Una microrred puede describirse como un sistema independiente que se encarga de producir y suministrar electricidad por medios locales sin tener que depender de ningún suministro de la red nacional principal.
Por lo tanto, una microrred es esencial en situaciones en las que se necesita un suministro ininterrumpido de energía y se desea más autonomía y control sobre la producción y el suministro de electricidad.
Las microrredes pueden ser de diferentes tipos, como las conectadas a la red, las desconectadas o los modelos híbridos.
Este artículo se centra principalmente en los sistemas no conectados a la red. Como los sistemas no conectados a la red tienen que producir energía por sí mismos, suelen estar equipados con sistemas de baterías e inversores más grandes para garantizar la fiabilidad. Dado que los precios del combustible son relativamente caros, muchos proveedores de soluciones energéticas están optando por sistemas fuera de la red basados en la energía solar, en los que ésta se utiliza para producir electricidad.
Gestión de baterías en un sistema eléctrico aislado de la red
La gestión de las baterías en los sistemas de energía no conectados a la red es de suma importancia. La principal dificultad en torno a la formación de redes de baterías es que el estado de carga de las baterías es siempre un reto para medir con precisión. La capacidad de conocer y medir con precisión el nivel de carga de la batería es un requisito básico para el correcto funcionamiento de todo el sistema. No sólo eso, sino que también es fundamental para la máxima resistencia de las baterías, ya que, de lo contrario, habrá que sustituirlas en una fase comparativamente temprana.
En el caso de las microrredes, también es imperativo que sólo una fuente de energía pueda formar parte de la red. Esto significa que este componente fija el voltaje y la frecuencia de toda la red. En este artículo, nos centraremos en explorar el escenario en el que nuestro sistema de almacenamiento de energía en batería (BESS) forme la red y los demás componentes sigan el voltaje de la red.
La red autónoma de la configuración del sistema fuera de la red se alimenta de las fuentes de energía renovables disponibles in situ, la más conveniente de las cuales es la energía solar. El sistema de almacenamiento de energía en baterías es un acumulador que almacena energía eléctrica para poder suministrarla cuando sea necesario. En el caso de los sistemas de energía no conectados a la red, a menudo es la única forma de suministrar energía eléctrica en zonas que no tienen acceso a un sistema de distribución de energía o donde el coste de la conexión a la red es demasiado caro en comparación con una microrred (granjas, hoteles, minas, pueblos o ciudades remotas).
En estos sistemas de energía sin conexión a la red, la mejor forma de gestionar las baterías es mediante el uso de un controlador de microrred y una plataforma de supervisión de la energía. Elum Energy ofrece una amplia gama de productos solares y ePowerControl MC y ePowerControl PPC junto con nuestra plataforma de monitorización ePowerMonitor son los más adecuados para realizar estas tareas de forma eficaz.
Sistema de control y supervisión de microrredes
Un controlador de microrred como ePowerControl MC (Microgrid Controller) controla y supervisa la carga y descarga de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías. Evita que el sistema se sobrecargue y también protege contra descargas profundas. Los controladores de microrredes especifican una tensión máxima predefinida y una tensión de descarga final. El proceso de descarga finaliza y el suministro de energía se detiene cuando se alcanza el umbral mínimo predefinido. ePowerControl MC de Elum gestiona la distribución de energía de todo el sistema manteniendo la máxima seguridad operativa y fiabilidad energética.
El controlador le permite orquestar la carga de su BESS, con el fin de ayudarle a reducir sus gastos. La configuración operativa puede ser un modo de autoconsumo en el que el BESS se cargará con el exceso de producción solar fotovoltaica o suministrará energía a otras unidades para satisfacer las necesidades de carga activa. La otra configuración es cuando el BESS está por debajo de un determinado porcentaje, el controlador de la microrred encenderá un generador diésel para suministrar la carga y cargar parcialmente el BESS. El controlador de la microrred fijará la potencia de producción del grupo electrógeno y el BESS seguirá formando parte de la red en esta configuración. La microrred apagará entonces el generador diesel (genset-off) una vez que el BESS alcance un determinado nivel de SOC definido por el cliente.
Para los grandes sistemas de microrred, la solución de control se realiza a través de ePowerControl PPC (Power Plant Controller) de Elum que, además de un controlador, también proporciona capacidades de supervisión (SCADA). Se trata de una solución personalizada para aplicaciones de centrales solares a gran escala y puede integrarse fácilmente con sistemas BESS y también con varios generadores diésel.
Ventajas de la microrred aislada con instalación de baterías formadoras de red
La primera y principal ventaja de los sistemas aislados con formación de red mediante baterías es el hecho de que el emplazamiento puede depender al 100% de energías renovables gracias al modo diésel apagado. Esto induce una reducción del consumo de combustible porque el generador diésel está apagado, pero también una reducción del ruido porque la batería es la principal unidad de formación de red. Los generadores diésel de esta configuración se encienden en el único caso en que el estado de carga de la batería es bajo y no hay producción solar para cargarla.
Al no depender de ninguna otra parte o proveedor de servicios para sus necesidades, esta configuración de microrred es muy adecuada para hoteles o instalaciones industriales remotas que quieran reducir su consumo de combustible y aumentar la penetración de la energía solar.
Además, las baterías fuera de la red pueden proporcionar servicios clave como la regulación de la frecuencia, la gestión de la reserva giratoria y los servicios de arranque en negro. Es frecuente observar que un desequilibrio entre la demanda y la oferta de energía en unidades industriales o barrios residenciales con una elevada demanda energética puede provocar caídas de tensión.
En conclusión, los sistemas BESS no conectados a la red en configuración de formación de red pueden funcionar de forma fiable con sistemas de energía solar y maximizar la penetración solar. Con la batería formando la red todo el tiempo, no se necesita un generador diésel todo el tiempo y sólo se utiliza cuando el estado de carga del BESS alcanza un nivel mínimo. Esto permite que el emplazamiento funcione parcialmente con energía 100% renovable, lo que reduce el consumo de combustible y también el ruido de los motores diésel.
