Sistema de energía fotovoltaica conectado a la red - Grid-connected photovoltaic power system

Un sistema de azotea solar residencial conectado a la red cerca de Boston , EE. UU.

Un sistema fotovoltaico conectado a la red o un sistema fotovoltaico conectado a la red es un sistema de energía solar fotovoltaica que genera electricidad y que está conectado a la red pública . Un sistema fotovoltaico conectado a la red consta de paneles solares , uno o varios inversores , una unidad de acondicionamiento de energía y un equipo de conexión a la red. Van desde pequeños sistemas residenciales y comerciales en tejados hasta grandes estaciones de energía solar a escala de servicios públicos . A diferencia de los sistemas de energía independientes , un sistema conectado a la red rara vez incluye una solución de batería integrada , ya que siguen siendo muy costosos. Cuando las condiciones son adecuadas, el sistema fotovoltaico conectado a la red suministra el exceso de energía, más allá del consumo de la carga conectada, a la red pública .

Operación

Los sistemas de tejados residenciales conectados a la red que tienen una capacidad de más de 10 kilovatios pueden satisfacer la carga de la mayoría de los consumidores. Pueden alimentar el exceso de energía a la red donde es consumida por otros usuarios. La retroalimentación se realiza a través de un medidor para monitorear la energía transferida. La potencia fotovoltaica puede ser menor que el consumo promedio, en cuyo caso el consumidor continuará comprando energía de la red, pero una cantidad menor que antes. Si la potencia fotovoltaica supera sustancialmente el consumo medio, la energía producida por los paneles será muy superior a la demanda. En este caso, el exceso de energía puede generar ingresos vendiéndola a la red. Dependiendo de su acuerdo con la compañía de energía de la red local, el consumidor solo necesita pagar el costo de la electricidad consumida menos el valor de la electricidad generada. Este será un número negativo si se genera más electricidad de la que se consume. Además, en algunos casos, el operador de la red paga incentivos en efectivo al consumidor.

La conexión del sistema de energía fotovoltaica solo se puede realizar a través de un acuerdo de interconexión entre el consumidor y la empresa de servicios públicos. El acuerdo detalla los distintos estándares de seguridad que se deben seguir durante la conexión.

Caracteristicas

La energía eléctrica de los paneles fotovoltaicos debe convertirse en corriente alterna mediante un inversor de potencia si está destinada a ser suministrada a una red eléctrica. El inversor se encuentra entre el panel solar y la rejilla, y puede ser una gran unidad independiente o puede ser una colección de pequeños inversores conectados a los paneles solares individuales como un módulo de AC . El inversor debe controlar el voltaje, la forma de onda y la frecuencia de la red. El inversor debe detectar una falla en el suministro de la red y no debe suministrar energía a la red. Un inversor conectado a una línea eléctrica que no funcione correctamente se desconectará automáticamente de acuerdo con las reglas de seguridad, que varían según la jurisdicción. La ubicación de la corriente de falla juega un papel crucial a la hora de decidir si el mecanismo de protección del inversor se activará, especialmente para redes de suministro eléctrico de baja y media potencia. Un sistema de protección debe garantizar un funcionamiento adecuado para fallos externos al inversor en la red de suministro. El inversor debe estar diseñado para sincronizar su frecuencia de CA con la red, para garantizar la dirección correcta del flujo de energía.

Anti-isla

Diagrama de un sistema fotovoltaico residencial conectado a la red

El funcionamiento en isla es la condición en la que un generador distribuido continúa alimentando una ubicación aunque ya no haya energía de la red eléctrica . La instalación en isla puede ser peligrosa para los trabajadores de servicios públicos, que pueden no darse cuenta de que un circuito todavía está encendido, aunque no haya energía de la red eléctrica . Por esa razón, los generadores distribuidos deben detectar las islas y dejar de producir energía inmediatamente; esto se conoce como anti-isla.

En el caso de un apagón de servicios públicos en un sistema fotovoltaico conectado a la red, los paneles solares continuarán suministrando energía mientras el sol brille. En este caso, la línea de suministro se convierte en una "isla" con energía rodeada por un "mar" de líneas sin energía. Por esta razón, los inversores solares que están diseñados para suministrar energía a la red generalmente deben tener circuitos automáticos anti-isla. En isla intencional, el generador se desconecta de la red y obliga al generador distribuido a alimentar el circuito local. Esto se usa a menudo como un sistema de respaldo de energía para edificios que normalmente venden su energía a la red.

Hay dos tipos de técnicas de control anti-isla:

  • Pasivo: Se mide el cambio de voltaje y / o frecuencia durante la falla de la red y se emplea un circuito de retroalimentación positiva para empujar el voltaje y / o la frecuencia más lejos de su valor nominal. La frecuencia o el voltaje pueden no cambiar si la carga coincide muy bien con la salida del inversor o si la carga tiene un factor de calidad muy alto (relación de potencia reactiva a real). Entonces existe una Zona de No Detección (NDZ).
  • Activo: este método emplea inyectar algún error en frecuencia o voltaje. Cuando la red falla, el error se acumula y empuja el voltaje y / o frecuencia más allá del rango aceptable.

Ventajas

  • Los sistemas como la medición neta y la tarifa de alimentación que ofrecen algunos operadores del sistema pueden compensar los costos de uso de electricidad de los clientes. Sin embargo, en algunos lugares, las tecnologías de la red no pueden hacer frente a la generación distribuida que ingresa a la red, por lo que la exportación del excedente de electricidad no es posible y ese excedente se conecta a tierra.
  • Los sistemas fotovoltaicos conectados a la red son comparativamente más fáciles de instalar, ya que no requieren un sistema de batería.
  • La interconexión a la red de los sistemas de generación de energía fotovoltaica (FV) tiene la ventaja de una utilización eficaz de la energía generada porque no hay pérdidas de almacenamiento involucradas.
  • Un sistema de energía fotovoltaica es carbono negativo durante su vida útil, ya que cualquier energía producida por encima de la de la construcción del panel compensa inicialmente la necesidad de quemar combustibles fósiles. Aunque el sol no siempre brilla, cualquier instalación proporciona una reducción promedio razonablemente predecible en el consumo de carbono.

Desventajas

  • La energía fotovoltaica conectada a la red puede causar problemas con la regulación de voltaje . La red tradicional opera bajo el supuesto de flujo unidireccional o radial. Pero la electricidad inyectada en la red aumenta el voltaje y puede impulsar niveles fuera del ancho de banda aceptable de ± 5%.
  • La energía fotovoltaica conectada a la red puede comprometer la calidad de la energía . La naturaleza intermitente de la energía fotovoltaica significa cambios rápidos de voltaje. Esto no solo desgasta los reguladores de voltaje debido al ajuste frecuente, sino que también puede provocar un parpadeo de voltaje.
  • La conexión a la red plantea muchos desafíos relacionados con la protección. Además del funcionamiento en isla, como se mencionó anteriormente, niveles demasiado altos de energía fotovoltaica conectada a la red dan como resultado problemas como desensibilización del relé, disparos molestos, interferencia con reconectadores automáticos y ferrorresonancia .

Ver también

Referencias

enlaces externos