Aumenta el rendimiento de una planta fotovoltaica de gran tamaño con una solución de acoplamiento en corriente continua

Futuro de las energías renovables

Desde hace unos años observamos un claro aumento de la penetración de las energías renovables en España. Una tendencia ya imparable para nuestro sector que va a conllevar cambios importantes desde un punto de vista legislativo.

En un futuro próximo, se prevé, en cuanto a permisos de acceso y conexión a las redes de transporte y distribución eléctrica, una limitación para la instalación de nuevas centrales; mientras que las existentes deberán modernizarse especialmente en relación con almacenamiento. Y es que, en los próximos años, experimentaremos un incremento de la oferta de energía de fuentes renovables intermitentes. Esto supondrá que en ciertos momentos del día habrá picos y por lo tanto una sobreproducción que, si no puede ser almacenada o gestionada, supondrá una pérdida de beneficios para las centrales y plantas productoras.

Sistemas de almacenamiento de energía: CA y CC

Los sistemas acoplados en CA han sido hasta el momento la opción tradicional para conectar grandes sistemas de almacenamiento en baterías a las plantas de energía fotovoltaica de gran tamaño. Se trata de dos o más subsistemas de energía que trabajan por separado en el lado de CC. Después, los flujos de energía se acoplan en el lado de CA antes de la conexión a la red de media tensión.

Ilustración 1 Acoplamiento CA con almacenamiento

Sin embargo, con la solución innovadora de acoplamiento CC de SMA, el campo fotovoltaico y el sistema de almacenamiento de baterías se conectan entre sí en el lado de CC del inversor. De este modo, si escogemos una solución de acoplamiento CC, cuando llegue el momento de instalar una solución de almacenamiento tendremos la tranquilidad de que ya no necesitaremos añadir un inversor de baterías ni un transformador adicional con sus celdas de media tensión asociados. Además, los recorridos cortos de los cables reducirán al mínimo las pérdidas de energía en las líneas y todo el sistema se volverá aún más eficiente.

En definitiva, al necesitar menos componentes y menos cableado, los sistemas acoplados en CC permiten ahorrar en costes de inversión (CAPEX) y optimizar tiempos de instalación a los operadores de sistemas fotovoltaicos. Al constar de menos equipos, los sistemas de acoplamiento en CC también reducen los costes de operación y mantenimiento (OPEX).

Ilustración 2 Acoplamiento CC con almacenamiento

Aplicaciones del almacenamiento de energía

Entre las principales aplicaciones de almacenamiento de energía destacan:

• Arbitraje de energía (Energy Shifting)
• Aporte en picos de demanda (Flexible Peaking Resource / Resource Adequacy)
• Regulación de frecuencia o de tensión (Frequency Regulation)
• Capacidad reserva (Reserve Capacity)

La clave sobre la viabilidad de los proyectos con almacenamiento reside en cómo modelizar los flujos de ingresos asociados a cada una de estas aplicaciones. Para poder hacerlo es necesario entender cada una de ellas:

Arbitraje de energía

La aplicación más directa del almacenamiento está ligada a la participación en los mercados de subasta de energía donde el almacenamiento habilita la opción de inyectar energía en periodos con precios más altos e incluso evitar el alto impacto de la canalización entre fuentes renovables (precios negativos). El objetivo aquí es vender la energía generada al mejor precio.

Aporte en picos de demanda

La demanda máxima en la red generalmente ocurre durante unas pocas horas al día. Además de la generación de energía que constituye la carga base de la electricidad, los operadores de servicios públicos y redes mantienen los recursos máximos en espera listos para inyectar un aumento de energía adicional en la red. El almacenamiento de electricidad está experimentando un incremento de popularidad como recurso en esta aplicación debido a sus rápidos tiempos de respuesta que, en el caso de las baterías Li-ion, son milisegundos.

Regulación de frecuencia y tensión

Si la demanda es superior a la generación la frecuencia cae, lo que provoca apagones e inestabilidad. Cuando la energía generada supera a la demanda, la periodicidad aumenta y esto puede dañar la red y los dispositivos conectados. La regulación de frecuencia implica reglar la oferta y la demanda segundo a segundo para mantener la corriente dentro de los límites de tolerancia exigidos. A medida que más renovables se conectan a la red eléctrica, la variabilidad en el suministro y las fluctuaciones son cada vez más asiduas y graves. En algunos mercados la regulación de frecuencia es el servicio auxiliar con mejor remuneración.

Reserva operativa (capacidad)

Un requisito crucial para la red es mantener la estabilidad incluso si un generador o grupo de generadores se desconecta. El sistema en su conjunto no debe experimentar una variación excesiva en la frecuencia y el flujo de energía. Por lo general, los activos de generación trabajan utilizando un pequeño porcentaje de la capacidad de reserva, lo que agrega ineficiencias, costos adicionales y desperdicios. Para esta aplicación se pueden utilizar sistemas de almacenamiento de acción rápida como condensadores, volantes y baterías lo que permite a los generadores funcionar más cerca de su valor nominal. Por el tiempo de respuesta aquí podemos encontrar reserva giratoria, reserva suplementaria o suministro de respaldo.

Con la gama de soluciones Medium Power Station con inversores Sunny Central UP de SMA es posible convertir la problemática de los excedentes de producción en una oportunidad de rentabilidad adicional de su planta y beneficiarse de futuros modelos de negocio atractivos.

Almacenamiento de energía con baterías acopladas en CC

Sunny Central UP: La solución de SMA para plantas fotovoltaicas de gran tamaño que requieren almacenamiento con baterías acopladas en CC

El Sunny Central UP es el sistema más potente de SMA para plantas fotovoltaicas de gran tamaño con una potencia de hasta 4600 kVA y, para ello, requiere entre un 17 % y un 54 % menos de unidades de inversores. Con el Sunny Central UP nos podemos beneficiar de un considerable ahorro en el transporte, el montaje, la puesta en marcha y el servicio técnico de plantas fotovoltaicas. Además, ofrece una reducción del autoconsumo total del 53 %, lo que se traducirá en una bajada significativa de los costes operativos.

Además, dispone de un suministro de baja tensión independiente para cubrir los servicios auxiliares del cliente (iluminación, cámaras de vigilancia, sistema de seguridad, motores de los seguidores etc.) y espacio adicional para instalar los equipos. Una verdadera tecnología de 1500 V (CC) y el sistema de refrigeración inteligente OptiCool™ mejorado aseguran un funcionamiento sin problemas, incluso a temperaturas extremas durante una vida útil de 25 años.