En los últimos años la energía
fotovoltaica conectada a la red ha crecido exponencialmente. Tan solo en
estados Unidos este mercado creció un 76 % y en muchos otros países ha ocurrido
lo mismo en la pasada década. Es por ello que nuevas estrategias y tecnologías
son necesarias para absorber el prolífico crecimiento de la fotovoltaica sin
que cause problemas en la red. Según SEIA, hay más de 3.000 MW en proyectos de
generación actualmente en construcción, más otros 7.000 MW de proyectos con
acuerdos de compra que iniciarán próximamente su construcción.
Proyectos
en el este
Como era de esperar, los grandes
proyectos en Estados Unidos están en los estados del oeste como California
(2537 MW), Arizona (1094 MW) y Nevada (331 MW). En el este encontramos 971 MW
en New Jersey, 1989 MW en Massachusetts y 196 MW en Pennsylvania.
El interés por la energía
fotovoltaica es grande en todo el mundo. En Massachusetts, por ejemplo, se vio
un gran número de solicitantes interesados en instalar generación solar. Los
clientes son residenciales, comerciales y municipales. En 2012 hubo 1700
solicitudes de generación solar en Massachusetts, el doble que en 2011 y más
del triple que en 2010.
Pero si esto ocurre en lugares
con poca radiación solar como Massachusetts, pueden empezar a aparecer
problemas. Cuando las nubes aparecen la producción solar cae drásticamente y es
necesario reaccionar rápido para mantener la estabilidad.
Proyectos
en el oeste
La situación es la misma en el
Oeste, y muy especialmente en California donde el 33 % de la energía debe
obtenerse de fuentes renovables. La presión está puesta en conseguir que sea
con energía solar, pero eso es más fácil decirlo que hacerlo.
Si no comprendemos nuestras
cargas, poco podemos entender la generación. Por ello se están emprendiendo
muchos esfuerzos en investigación sobre la energía solar. Las redes eléctricas se
diseñaron para tener mucha inercia rotatoria, lo cual permite al sistema
absorber las perturbaciones.
Hoy en día las cosas son
diferentes. El problema actual surge porque más y más medios renovables
significan menos masas rotatorias. Muchos dispositivos convierten energía en
corriente continua producida por los paneles solares en corriente alterna y
esto puede ser sospechoso. Los inversores se diseñaron para cumplir el IEEE
standard 1547, una norma que fue adoptada antes de que nadie pensase en una
alta penetración de las renovables.
Se está investigando cómo los
inversores interactúan con la red, específicamente cómo reaccionan a un cambio
dinámico en el sistema, tal como un gran cortocircuito, y se están averiguando
muchas cosas interesantes. Aunque los inversores no contribuyen mucho a la
corriente de cortocircuito, si lo hacen en cierta medida con armónicos. Además,
debido a que los inversores son dispositivos de energía constante, si
repentinamente aislamos un generador basado en inversor, y la corriente cae
porque se desconecta una carga, los inversores incrementan el voltaje. Se están
viendo sobrevoltajes de 210 % o mayores durante cortos periodos de tiempo. Esto
no es bueno para los equipos de alrededor.
Otro problema: el standard de
inversores no considera la energía reactiva. Cuando tenemos un gran porcentaje
de generación basada en inversor, necesitamos otras fuentes de energía reactiva
para impulsar la potencia real. Sin energía reactiva, no podemos obtener
energía real. Los inversores americanos fabricados conforme a la norma IEEE no
tienen en cuenta esta consideración, pero los inversores alemanes, con normas
que permiten una mayor penetración tienen diseños diferentes que pueden
hacerlos interesantes para la conexión a red en penetración más alta.
El aumento de la penetración
solar en las redes es ya imparable, y lo primero que debe considerarse es la
estabilidad y fiabilidad de la red. Lo segundo es entender cómo la generación
solar afecta al equilibrio de cargas diario, lo cual usualmente se pretende
mediante métodos de previsión mejorados. Lo tercero es conocer cómo la
generación solar, especialmente con su penetración incrementada, se ajusta a la
planificación de recursos incrementada.
En las plantas fotovoltaicas se
han incrementado capacidades tales como el comportamiento grid ride-through y
los controles de voltaje, y usualmente operan a niveles de transmisión. Otra
cuestión son las aplicaciones solares sobre cubiertas que no proporcionan tales
capacidades que preocupan a las distribuidoras.
Esto ha impulsado a países como
Alemania, que tiene una gran proporción de instalaciones solares en la red de
distribución, a adoptar regulaciones que aseguren que los inversores
proporcionen soporte de red.
Las últimas tendencias en Alemania
son ver los requerimientos para el control de los inversores a nivel de
distribuidora. El motivo es el incremento en la penetración solar. Nadie se
anticipó a la brusca caída del precio de los módulos fotovoltaicos acaecida en
los últimos dos años. Actualmente se dispone de comunicaciones en protocolo
abierto que permite comunicar un inversor remotamente desde un centro de
control.
La intermitencia de la energía
solar es una consideración importante para las distribuidoras, no tanto como
cuando la red se recupera de una pequeña nube que pasa por los paneles
fotovoltaicos – debido a que puede ajustarse la rampa de recuperación del
inversor para controlar la recuperación – sino más bien cuando un amplio frente
nuboso cubre inmediatamente y para la producción.
También puede haber problemas a
nivel de distribución. Los desarrolladores de sistemas fotovoltaicos necesitan
ser conscientes de que las instalaciones en ambiente urbano donde está presente
la distribución subterránea puede implicar sistemas de distribución de red que
no fueron diseñados para retroalimentar a la fuente de distribución.
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