Sistemas fotovoltaicos

ESTADO DEL ARTE

La energía solar se ha convertido en los últimos años en una de las fuentes renovables más demandadas en todo el planeta, es por ello que se aprecia un crecimiento notable en los mercados de todo el mundo e incluso la utilización de paneles solares ha superado a otras energías renovables como la eólica. Actualmente existen dos tipos de sistemas fotovoltaicos unos que funcionan unidos a la red y otros aislados que generan electricidad de forma autónoma, sin conexión a red, y que están provistas de sistemas de acumulación (baterías) y regulación para poder cubrir en todo momento la demanda.

En relación a los sistemas conectados a la red, en Argelia se hizo un análisis de rendimiento operativo de la mini red conectada al sistema fotovoltaico en la terraza del edificio administrativo del Developpement of Center de Energías Renovables. Este se llevó a cabo evaluando tres parámetros estándar que son: Rendimiento final del sistema fotovoltaico, rendimiento de referencia y la relación de rendimiento para definir el rendimiento general del sistema en comparación con el impacto de la producción de energía, los recursos solares y todas las pérdidas del sistema. Los resultados indican que la energía generada por el sistema fotovoltaico conectado a la red cumple con las especificaciones requeridas para tales sistemas en comparación con los estándares internacionales. [1] De igual manera existe una investigación del rendimiento de un sistema fotovoltaico conectado a la red donde se hizo un análisis comparativo y de rendimiento de tres tecnologías fotovoltaicas. La Monocristalina, la Policristalina y la Amorfa, esto se logra con una simulación en términos de rendimiento final, utilizando el sistema fotovoltaico y la energía inyectada de las tres, estas se comparan en función de los datos recopilados en el 2016. Los resultados mostraron que el rendimiento final simulado de cada tecnología sigue de cerca su rendimiento de referencia para todos los meses del año y la tecnología cristalina inyecta más energía en comparación con las demás. [2] Para el funcionamiento de sistemas conectados a la red  se ha realizado un análisis de los parámetros eléctricos más importantes relacionados con la red fotovoltaica, con inversores conectados por debajo de 10kW. Para lograr esto, una compilación de hasta 50 fabricantes, varias marcas y hasta 500 modelos diferentes hasta febrero del 2008. Los resultados son que se han encontrado diferentes rangos de potencia nominal de CA, entre 0.1 y 10kW, por otro lado el inversor de corriente nominal más utilizado entre 32 modelos es el de 4.6kW, es decir el 8.18% del total de inversores. [3] En el Noreste Argentino se generó energía solar fotovoltaica utilizando parámetros técnicos de la red, la cual se evaluó para dos condiciones: Instalaciones domésticas y oficinas en un día soleado de verano. Los resultados de la simulación de un caso real en la ciudad de Corrientes, Argentina, muestran que ambos niveles de penetración de GCPVS en la red eléctrica y los puntos de interconexión deben ser evaluados para evitar perjudicar la calidad del servicio de suministro de energía. De los resultados es posible concluir que para la inclusión exitosa de la tecnología fotovoltaica en estos países es necesario un estudio que incorpore la condición de la redes de distribución y capacidades de generación instaladas. [4]

Se realizó una comparación de tres sistemas de generación fotovoltaica: Aislados, conectados a la red y de varias fuentes diferentes donde se evaluó la viabilidad de reducir la brecha de potencia mencionada mediante el uso de una mayor densidad de potencia basados en un enfoque de microinversores. Los resultados mostraron que la configuración del sistema de entrada múltiple y salida única es una alternativa factible para un sistema fotovoltaico múltiple y salida única es otra alternativa factible para un sistema fotovoltaico flexible y modular. Además, se puede afirmar que para determinar el número de fuentes de energía y el nivel de potencia se debe considerar obtener el mejor rendimiento de eficiencia [5]. Otra comparación nos habla de las propiedades de las tecnologías de almacenamiento adecuadas para microrredes a pequeña escala que contienen fuentes de energías renovables, también del desarrollo y descripción de un modelo equivalente simple de la batería ZnBr, a esto se llegó mediante investigaciones experimentales presentando y comparando pequeñas baterías de flujo de Zinc Bromo(ZnBr). Los resultados son que la batería ácida en sistemas estacionarios debe cambiarse en un futuro con la nueva batería híbrida avanzada de plomo ácido u otra tecnología [6]. Existe un modelo fotovoltaico que presenta una probabilidad con las que incorpora el modelo meteorológico de radiación solar y el modelo de probabilidad basado en muestras y configura la interfaz de transformación de ambos modelos, donde el modelo propuesto puede reflejar efectivamente la correlación entre las curvas de potencia diaria del modelo fotovoltaico y las cargas determinadas por las regiones y estilos de vida [7]. Dentro de los beneficios y riesgos se hizo un análisis de los elementos necesarios para una eficiente transición de una red de transmisión eléctrica verticalmente, integrada hacia una red de transmisión inteligente. Esto se lleva a cabo presentando un análisis comparativo entre dos de los marcos de referencia más importantes, el de la UE y el de EUA, en el modelo, desarrollo, beneficios y riesgos en la implementación de estos sistemas. Como conclusión tenemos que es muy importante desarrollar modelos que permitan entender la interacción dinámica entre los nuevos elementos (sensores, controles, etc) y los sistemas eléctricos. [8]

En cuanto a los sistemas aislados existe un modelo híbrido basado en potencia relativa que trata acerca del desarrollo de métodos y modelos matemáticos para determinar el promedio DC / AC y la eficiencia de los inversores que permiten optimizar las estimaciones de generación eléctrica de los sistemas fotovoltaicos, esto lo logran resolviendo funciones lineales, logarítmicas y polinómicas. En dicho artículo el resultado fue que el modelo matemático permite precisión y exactitud para determinar DC / AC que viene a ser la eficiencia  media de inversores de sistemas fotovoltaicos [9]. En Benin se realizó la simulación de un sistema híbrido de energía renovable fuera de la red para zonas rurales sostenibles y proporcionar energía a las comunidades de manera sostenible, se hizo un análisis de sensibilidad con el software HOMER, el cual analizó la viabilidad tecno económica del sistema híbrido, llegando a comprobar que con la implementación de este sistema se puede optimizar el uso de recursos en cuanto al uso de baterías y reducción de las emisiones de CO2 en cuanto al uso de combustible en el funcionamiento de generadores [10]. Por otro lado en la ciudad de Kumasi, Ghana se elaboró un análisis de rendimiento de un sistema híbrido de energía solar fotovoltaica para abastecer un acondicionador climático, para el enfriamiento de la oficina durante el día en climas cálidos y húmedos, junto a esto se analizó el tema de ahorro económico, donde se obtuvo como resultado que el análisis financiero ha revelado que el acondicionador de aire híbrido de energía solar fotovoltaica tiene un ahorro potencial de US $ 1600 en comparación con el 100% [11]. En la gestión óptima de la energía en microrredes con generación renovable, se realizó una instalación experimental para verificar su funcionamiento en condiciones reales, dando como resultado que se puede permitir una mayor integración de las energías renovables en el sistema eléctrico. Los casos estudiados incluyen diversas fuentes renovables y almacenamiento híbrido con hidrógeno, lo que permite gestionar el balance de energía en distintas escalas de tiempo [12].

...