Fibra óptica en aplicaciones de energía solar

La energía solar se va popularizando progresivamente para cumplir diferentes tipos de demandas. En los parques solares, muchos de varios megavatios de potencia se generan a partir del sol unas enormes intensidades de corriente eléctrica. Una gran cantidad de corriente eléctrica producida en corriente continua y cuyo movimiento por el parque produce enormes pérdidas. El aislamiento galvánico es especialmente importante para asegurar la calidad y fiabilidad del sistema de generación. La fibra óptica ofrece protección de aislamiento de fallos de corriente/alto voltaje y señales no deseadas en los controles y comunicaciones del equipo de potencia y comunicación. Pero la fibra óptica tiene también utilidad para reducir las pérdidas en la captación de los paneles solares. Las comunicaciones por fibra óptica pueden cubrir distancias de conexión mayores comparadas con el conductor de cobre. .

Las aplicaciones clave de los componentes de la fibra incluyen:

• Drivers electrónicos de los inversores.
• Control del seguimiento del sol y panel de comunicaciones.
• Automatización de la subestación del parque solar y relés de protección.

Los paneles solares colectan energía solar y la convierten en energía eléctrica a través de los módulos fotovoltaicos o colectores térmicos solares. Para integrar la energía generada desde los paneles solares a las líneas de transmisión de energía, necesitamos convertirla a en corriente alterna y a una tensión soportada por la línea de distribución. Es uno de los problemas de los parques solares, ya que con tanta conversión lo único que se generan son pérdidas. Para producir la corriente alterna requerida, el dispositivo semiconductor actúa a la frecuencia correcta para asegurar que la corriente alterna es fiable, y para ello se suele usar un controlador embebido DSP vía una conexión de fibra óptica, lo cual permite una alta capacidad de aislamiento galvánico.

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Ejemplos de dispositivos semiconductores disponibles en el mercado son:

• Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT).
• Gate Turn Off Thyristor (GTO).
• Integrated Gate Commutated Thyristor (IGCT).
• Symmetrical Gate Commutated Thyristor (SGCT).
• Emitter Turn Off Thyristor (ETO).

Los componentes de fibra óptica comúnmente se usan para controlar dispositivos de alto voltaje y dispositivos de conmutación de corriente, con control y señales de retroalimentación fiables.

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Control de paneles solares

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Hay dos formas principales de maximizar la conversión de energía eléctrica en las instalaciones fotovoltaicas; una de ellas es usar el panel solar más eficiente. La segunda es mediante el seguimiento del movimiento del sol a lo largo del día, mediante los denominados seguidores solares. Experimentalmente se demuestra que el uso de seguidores solares tiene un efecto altamente positivo en la energía obtenida por los paneles. Dicho de otra forma, para conseguir una producción de energía dada puede reducirse el número de paneles sensiblemente si se usan seguidores solares. No entramos en detalles en este artículo, pero hemos comprobado que la utilización de seguidores es realmente efectiva. El sol produce muy poca energía en el panel cuando sus rayos son oblicuos al panel, por lo que los soportes fijos están perdiendo mucha capacidad de generación tanto en la mañana como en la tarde. Cuando los parques solares empiezan a ser cada vez más grandes, están equipados con características inteligentes que controlan el rendimiento de cada panel solar. La producción eléctrica y la temperatura del panel Cuando los parques solares son más y más grandes, controlar el ángulo y dirección de los paneles solares es una cuestión muy importante. En estos parques comerciales que generan varios megavatios, los paneles se instalan en enormes áreas, y el control de estas redes sólo es posible con redes de fibra óptica.

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Automatización de subestaciones

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Las subestaciones se conectan a las redes de distribución a través de una subestación, donde vuelven a producirse nuevas pérdidas. Las subestaciones modernas, que se basan en la norma CEI 61850, se diseñan para mejorar la fiabilidad total del sistema y reducir significativamente el número de conductores de cobre utilizados. Ya que la mayoría de los equipos (ej. Cuadros eléctricos, transformadores, interruptores, etc.) en subestaciones operan a medio/alto voltaje, es necesario tener aislamiento galvánico que proporcione protección para los dispositivos de bajo voltaje conectados. Estos equipos también generan un gran campo electromagnético debido al alto voltaje y corriente de conmutación. Para asegurar un control fiable, la norma requiere que las líneas de comunicaciones sean inmunes a los campos electromagnéticos. En este caso, la fibra óptica es la mejor solución para tales requerimientos en controles de automatización de subestaciones y líneas de comunicaciones. .

Bibliografía: Fiber Optics in Solar Energy Applicatons. Avago Technologies.