22 febrero 2011

Diseño de sistemas híbridos fotovoltaica - diesel en comunidades rurales



La generación distribuida es actualmente el sector de la industria que más crece en todo el mundo, la demanda por la energía no deja de aumentar a la vez que lo hace el precio del petróleo. La solución óptima para cubrir la demanda actual es sin duda la generación distribuida donde la rentabilidad de las instalaciones es bastante más elevada de lo que se piensa (ver "El panel solar como inversión".  Hablamos en este artículo nuevamente de los sistemas híbridos y en esta ocasión nos centramos en la descripción de las configuraciones disponibles para integrar tecnología fotovoltaica y diesel. Se trata de unas configuraciones muy útiles en comunidades rurales.

Los sistemas híbridos de generadores diesel-fotovoltaica generan electricidad combinando una disposición de paneles fotovoltaicos con un generador diesel. Las configuraciones que podemos encontrar son:
  • Sistemas híbridos serie: En los sistemas híbridos serie, se usa la energía de un generador diesel y una disposición fotovoltaica para cargar un banco de batería. El generador diesel se conecta en serie con el inversor para alimentar la carga. El generador diesel no puede suministrar la carga directamente. El inversor convierte el voltaje DC desde la batería al voltaje AC y suministra la carga. La capacidad del banco de batería y el inversor debe ser capaz de cumplir la demanda de carga pico. La capacidad del generador diesel será capaz de abastecer la carga pico y la batería simultáneamente.
  • Sistema híbrido conmutado: En un sistema híbrido conmutado, el banco de baterías puede cargarse con un generador diesel y la disposición de paneles fotovoltaicos. La carga puede ser suministrada directamente por el generador diesel. Si la potencia de salida del generador diesel excede la demanda de carga, la energía excendente se usará para recargar el banco de baterías. Durante el periodo de baja demanda de electricidad, el generador diesel se apaga y la carga es abastecida por la generación fotovoltaica, junto con la energía almacenada desde el banco de baterías. Cuando comparamos la eficiencia de conversión total, los sistemas conmutados son más eficientes que los sistemas serie.
  • Sistemas híbridos en paralelo: En un sistema híbrido diesel en paralelo los generadores diesel pueden suministrar la carga directamente. La configuración PV y el banco de baterías se conectan en serie con un inversor bidireccional para abastecer la carga. Cuando la demanda de electricidad es baja, el exceso de energía de las baterías se usa para recargar el banco de baterías. El inversor bidireccional puede cargar el banco de baterías cuando haya un exceso de energía dispoponible del generador diesel. Los sistemas de energía híbridos en paralelo tienen dos ventajas principales sobre los sistemas híbridos conmutados y serie. El inversor se suma a la capacidad del generador diesel, lo cual mejora el comportamiento de componentes individuales que limitan la carga máxima que puede ser suministrada. Típicamente esto supone doblar la capacidad. Segundo, la capacidad para sincronizar el inversor con el generador diesel permite una mayor flexibilidad para optimizar la operación del sistema.



Bibliografía: Photovoltaic Hybrid Systems for Rural Electrification in the Mekong Countries. M,Sc. Nipon Ketjoy
Palabras clave: PV-diesel generator hybrid system

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