Electrificación en zonas rurales mediante sistemas híbridos

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1 Electrificación en zonas rurales mediante sistemas híbridos Julio 2013 Pág. 1 de 6

2 Antecedentes y situación actual En los últimos años, el crecimiento y desarrollo del sector fotovoltaico ha sufrido un gran impacto con el ajuste, principalmente por los países europeos, de las políticas de promoción del uso de energía solar fotovoltaica, y en algunos países como en España, estos ajustes han sido de carácter retroactivo. Dichas políticas, llámese incentivos, subvenciones, extensiones fiscales, primas, etc., fueron puestas en marcha para crear, a corto y mediano plazo, un nuevo modelo energético donde el uso de fuentes renovables, la eficiencia energética y la reducción de emisiones de CO 2 están estrechamente ligadas. A pesar este escenario, la generación de electricidad mediante la energía solar fotovoltaica está en pleno desarrollo. Prueba de ello son los esfuerzos que realizan los diferentes centros de investigación existentes y departamentos de I+D+i de los propios fabricantes del sector fotovoltaico y que han contribuido a reducir los precios, elevar la eficiencia de los componentes e incluso aumentar la capacidad de producción. Uno de los efectos directos de la evolución y desarrollo del sector fotovoltaico es el auge y la gran demanda de la generación distribuida con instalaciones de autoconsumo fotovoltaico a pequeña y mediana escala. Con la reducción de los precios y el aumento constante del coste del consumo de energía, la competitividad del kwh solar fotovoltaico generado ha aumentado frente al coste de consumo del kwh; por lo que ya podemos hablar de que es posible la paridad en la red. Cuando el sector fotovoltaico en España tenía puestas sus esperanzas en el autoconsumo fotovoltaico y en la paridad de red, teniendo en cuenta de que algunos países ya poseen legislaciones para ello, se ha recibido en los últimos días la nueva propuesta del ejecutivo de gobierno para regular el suministro de energía eléctrica con autoconsumo y de producción con autoconsumo, que no hacen más que acelerar la decadencia del sector fotovoltaico en España. Otro beneficio directo, derivado del avance tecnológico en el sector fotovoltaico, y al que queremos prestar nuestra atención en el día de hoy es la generación de electricidad aislada en zonas rurales. Es cierto que la incursión en estas formas de generación no es nueva y que se remonta a algunos años atrás, pero también es cierto que el sector fotovoltaico actual es más fuerte y competitivo. Por consiguiente, podemos generar electricidad en zonas rurales y hacer frente a la problemática que existe Pág. 2 de 6

3 a nivel mundial, donde aproximadamente millones de personas no disponen de acceso a la electricidad o apenas existe un suministro eléctrico fiable y estable. Electrificación en zonas rurales mediante sistemas híbridos Debido a la ubicación geográfica desfavorable, condiciones topográficas adversas y poca accesibilidad, la generación de electricidad en muchas zonas rurales ha sido realizada por medio de grupos electrógenos. El principal motivo de su utilización ha sido por su baja inversión de capital inicial en comparación con la aplicación de redes eléctricas hasta comunidades remotas o con el precio que tenían las instalaciones fotovoltaicas hace dos décadas. Asimismo, su elección se debió a que el grupo electrógeno diésel tiene la ventaja de estar siempre disponible y de adaptarse a las necesidades de consumo. Pero el generador diésel, por sí solo, no es una solución óptima dado que tiene muchas limitaciones, que van desde los precios siempre crecientes del combustible y su transporte, pasando por su baja eficiencia, hasta los altos costes de operación y mantenimiento. Con el fin de suplir las desventajas que presentan los generadores diésel, se ha comenzado a optar, en los últimos años, por sistemas de generación híbridos, que combinan la generación de electricidad convencional con diésel, con fuentes de energía renovables: energía solar fotovoltaica, energía eólica y energía hidráulica. No hay dudas de que el uso de estas tecnologías para la electrificación rural mejorará la calidad de vida y traerá beneficios sociales, ayudando al crecimiento económico da la comunidad y permitiendo la creación de empleo a las pequeñas empresas que gestionen el sistema y preparen a futuros técnicos de su propia comunidad. De la misma forma, se beneficiará las actividades agrícolas y la economía rural al contar con energía eléctrica eficiente y fiable. Utilizando un sistema híbrido, en este caso sistema híbrido formado por generador diésel, sistema fotovoltaico con respaldo de baterías, podemos aprovechar las ventajas que nos ofrecen ambos sistemas y podemos conseguir un sistema global más eficiente y de mayor autonomía, rentable con menores costes de operación y una calidad de servicio fiable. Además la modularidad que ofrece lo hace ideal para adaptarse fácilmente a todo tipo de usuario. La energía solar puede ser aprovechada al 100% para la generación de energía, ya sea para su consumo o para la carga de las baterías; mientras que el generador diésel quedará como un sistema de Pág. 3 de 6

4 respaldo. La utilización del generador diésel en este sistema permite reducir los inconvenientes que conlleva un sistema de generación únicamente con energía solar fotovoltaica y respaldo con baterías. Entre esos inconvenientes podemos mencionar: sobredimensionamiento del campo fotovoltaico para tener energía suficiente para la carga de las baterías y alta capacidad de almacenamiento con batería para tener un mayor número de días de autonomía. Dichos sobredimensionamiento incrementan ostensiblemente en el coste de la instalación, aspecto que intentamos evitar durante el diseño de este tipo de instalación. Debemos mencionar que en la gran mayoría de países donde sus zonas rurales no tienen acceso a la energía eléctrica o que se realiza a través de generadores diésel, presentan valores de radiación elevados y que podría ser aprovechada para tener un sistema aún más eficiente. Principio de operación de un sistema híbrido de energía solar fotovoltaica con respaldo de baterías El sistema híbrido que hemos planteado contará en esencia de un campo fotovoltaico, un banco de baterías, inversores de corriente continua/corriente alterna, inversores bidireccionales y un grupo electrógeno. El elemento más novedoso en este tipo de sistema híbrido es el inversor bidireccional. Es el componente central del sistema, el corazón del mismo, que se encargará de gestionar las diferentes fuentes de energía dándole prioridad a cada una de ellas según el comportamiento del consumo, la radiación solar, el estado de carga de baterías y del combustible almacenado. Es el gestor de energía que controlará todos los procesos para garantizar la generación continua de energía. Igualmente, posee un sistema de control inteligente y fiable de carga y descarga de las baterías evitará descargas profundas y aumentará su vida útil. Pág. 4 de 6

5 A continuación se muestra de forma esquemática como funciona este sistema. Durante el día, cuando existe suficiente radiación solar. El campo fotovoltaico genera energía directamente a las cargas de consumo a través del inversor bidireccional y el excedente de energía es utilizado para cargar las baterías. El grupo generador diésel estará apagado y listo para funcionar en caso de que ocurra una falla en el sistema o ninguna de las otras fuentes de energía sea capaz de suministrar la energía demanda. Durante la noche o días con baja radiación, con el banco de batería al 100% de su capacidad. El banco de batería es la única fuente de energía mientras que el campo fotovoltaico y el generador diésel están apagados. Durante este período, el generador diésel estará apagado y listo para funcionar en caso de que el banco de baterías no pueda suministrar la energía demanda. Durante la noche o días con baja radiación, con baja capacidad en el banco de batería. Este ciclo de operación puede ocurrir principalmente durante la noche pero también puede ocurrir en días lluviosos, nublados o épocas de inviernos con muy baja radiación solar. La batería se encontrará con baja capacidad de carga y no podrá hacer frente a la energía demandada. Por esa razón el generador diésel estará funcionando y al mismo tiempo que entrega energía a los consumidores, utilizará parte de su energía Pág. 5 de 6

6 para cargar las baterías y reponer su capacidad de carga. Conclusiones Como hemos mencionado anteriormente, el desarrollo de las energías renovables está permitiendo llegar a tecnologías más económicas y eficientes, en comparación con años atrás, y que hacen pensar que la solución de las comunidades aisladas y remotas sin acceso a la electricidad pueda estar más cerca que nunca. Aún los precios no son tan competitivos, en especial las baterías, como para hacer este tipo de instalaciones de forma masiva, pero pensamos que con el trabajo activo de organizaciones internacionales, regionales e intergubernamentales, y estrategias sociales y subsidiarias de apoyo al uso de las fuentes de energía renovables en la electrificación de zonas rurales, podemos asegurar un abastecimiento de energía eléctrica en zonas remotas sin conexión a las redes eléctricas. Además creemos firmemente en que es un contexto de nuevas oportunidades de negocio. Pág. 6 de 6

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