Los sistemas de almacenamiento de energía fotovoltaica, comúnmente conocidos como sistemas de almacenamiento fotovoltaico, abarcan aplicaciones que involucran módulos fotovoltaicos y equipos relacionados, como baterías de almacenamiento de energía. Según la necesidad de conexión a la red para la venta de energía, los sistemas de almacenamiento fotovoltaico se pueden dividir en sistemas fotovoltaicos fuera de la red y sistemas fotovoltaicos híbridos (conectados a la red/fuera de la red). Aquí, nos centramos en algunas consideraciones de diseño para sistemas fotovoltaicos fuera de la red.
**Componentes de sistemas fotovoltaicos fuera de la red:**
Los sistemas fotovoltaicos fuera de la red suelen consistir en módulos fotovoltaicos, inversores fuera de la red (incluidos cargadores/inversores fotovoltaicos), baterías de almacenamiento de energía (plomo-ácido/gel/plomo-carbono/iones de litio/fosfato de hierro y litio, etc.), estructuras de montaje, cables y cajas de distribución. Cada componente juega un papel crucial en la funcionalidad del sistema fotovoltaico aislado de la red.
La principal diferencia entre los sistemas fuera de la red y conectados a la red radica en sus objetivos operativos. Mientras que los sistemas conectados a la red priorizan el retorno de la inversión, los sistemas fuera de la red priorizan la satisfacción de las necesidades básicas de suministro de energía. En consecuencia, su selección de componentes se centra en diferentes aspectos.
**Consideraciones de componentes:**
**Módulos Fotovoltaicos:**
Inicialmente, los módulos fotovoltaicos se utilizaban principalmente en sistemas aislados de la red y en sistemas fotovoltaicos de pequeña escala. Sin embargo, con la adopción generalizada de aplicaciones fotovoltaicas conectadas a la red y los avances anuales en la tecnología de módulos, la eficiencia de los módulos fotovoltaicos ha mejorado enormemente. En particular, algunas centrales eléctricas de gran escala conectadas a la red requieren módulos más eficientes para maximizar el retorno de la inversión. Por otro lado, los sistemas fuera de la red suelen tener mayores espacios disponibles y requisitos de eficiencia menos estrictos, lo que hace que los módulos convencionales sean la consideración principal durante el diseño del sistema.
**Inversores fuera de la red:**
1. **Consideración de cargas de CA:**Las cargas generalmente se dividen en tres categorías: cargas resistivas (p. ej., iluminación, calentadores), cargas inductivas (p. ej., aires acondicionados, motores) y cargas capacitivas (p. ej., fuentes de alimentación para computadoras). En particular, la corriente de arranque requerida por las cargas inductivas suele ser de tres a cinco veces la corriente nominal. Los inversores fuera de la red con una capacidad de sobrecarga a corto plazo del 150 % al 200 % pueden no ser suficientes para cargas inductivas, lo que requiere consideraciones especiales para la capacidad del inversor (los inversores fuera de la red conectados a cargas inductivas deben tener una capacidad de diseño del sistema de al menos el doble de la carga inductiva). . Por ejemplo, en proyectos donde los inversores fuera de la red accionan acondicionadores de aire 2P (2*750 W), se recomiendan inversores con una potencia nominal de 3 KVA o superior para un funcionamiento normal.
2. **Consideración del lado DC:**Los inversores aislados suelen incorporar cargadores fotovoltaicos, disponibles en dos tipos: MPPT y PWM. Con los avances tecnológicos, los cargadores PWM se están eliminando gradualmente en favor de los cargadores MPPT.
3. **Otras consideraciones:**Además de los dos métodos de selección anteriores, existen muchas fórmulas de cálculo disponibles en el mercado. Sin embargo, el enfoque general es el siguiente: 1) Determinar la potencia nominal del inversor aislado en función del tamaño y tipo de cargas; 2) Determinar el valor de kWh del paquete de baterías de almacenamiento de energía en función de la duración de descarga requerida por las cargas; 3) Determine la potencia del cargador según las condiciones locales de luz solar y los requisitos de tiempo de carga (por ejemplo, requerir una carga completa en un día promedio).
**Baterías de almacenamiento de energía:**
1. **Baterías de plomo-ácido/gel:**Los sistemas de almacenamiento de energía suelen optar por baterías de plomo-ácido selladas que no requieren mantenimiento para reducir el mantenimiento posterior a la instalación. Con 150 años de desarrollo, las baterías de plomo-ácido cuentan con importantes ventajas en cuanto a estabilidad, seguridad y rentabilidad. No sólo son el tipo de batería más utilizado en aplicaciones de almacenamiento de energía, sino también la opción preferida para sistemas fotovoltaicos fuera de la red.
2. **Baterías de plomo-carbono:**La tecnología de plomo-carbono, una evolución de las baterías de plomo-ácido tradicionales, implica agregar carbón activado al electrodo negativo de las baterías de plomo-ácido, lo que extiende significativamente su vida útil. Sin embargo, al ser una tecnología más nueva en comparación con las baterías de plomo-ácido, las baterías de plomo-carbono tienen un costo ligeramente mayor.
3. **Baterías de iones de litio/fosfato de hierro y litio:**En comparación con los tipos de baterías antes mencionados, las baterías de iones de litio ofrecen una mayor densidad de potencia, más ciclos de carga-descarga y una mejor profundidad de descarga. Sin embargo, debido a la necesidad de tecnología de gestión de baterías (BMS) adicional, el costo del sistema de las baterías de iones de litio/fosfato de hierro y litio es generalmente de 2 a 3 veces mayor que el de las baterías de plomo-ácido. Además, su estabilidad térmica es ligeramente inferior a la de las baterías de plomo-ácido/plomo-carbono. En consecuencia, su aplicación en sistemas fotovoltaicos aislados de la red es relativamente baja. Sin embargo, con los avances tecnológicos, la cuota de mercado de las baterías de iones de litio/fosfato de hierro y litio está aumentando gradualmente, lo que indica una nueva tendencia en su aplicación.
**Conclusión:**
En resumen, hemos proporcionado una breve introducción a las aplicaciones básicas de los sistemas de almacenamiento de energía fotovoltaica, específicamente los sistemas fotovoltaicos fuera de la red, y hemos ofrecido algunas recomendaciones para seleccionar el equipo básico. Esta información sirve de referencia para los profesionales de la industria fotovoltaica.
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Hora de publicación: 30 de enero de 2024
