¿Qué es un sistema fotovoltaico “inteligente”?
Está surgiendo una nueva generación de tecnologías de plantas de energía fotovoltaica inteligentes que ofrecen capacidades de operación y mantenimiento remotos (O&M) cada vez más sofisticadas, mayor confiabilidad del sistema y mejores rendimientos energéticos. Si el módulo fotovoltaico es la sala de máquinas de un sistema solar, el inversor y las tecnologías de control asociadas forman el cerebro. A medida que crece la penetración de la generación fotovoltaica, también aumentan los desafíos de gestión que conlleva la adaptación de esa energía a la red, y los inversores en particular están evolucionando para volverse cada vez más sofisticados para satisfacer las necesidades de los operadores y clientes de la red.
Una definición de fotovoltaica "inteligente" o inteligente
Otro desafío que plantea el crecimiento de la energía fotovoltaica es el creciente tamaño y la dispersión geográfica de los parques solares. Los propietarios de instalaciones en países grandes como China o Estados Unidos enfrentan importantes desafíos logísticos al operar y mantener su flota, simplemente debido a la naturaleza distribuida de sus activos.
La gestión de equipos de campo se vuelve un ejercicio más costoso y, una vez más, las innovaciones en el control de energía y las tecnologías de comunicaciones están ayudando a minimizar la cantidad de intervención manual necesaria para mantener una planta funcionando de manera óptima.
La generación emergente de plantas de energía solar habilitadas por tecnologías de control e inversores cada vez más sofisticadas ha sido denominada “fotovoltaica inteligente”. En el sistema fotovoltaico inteligente, se optimiza e innova todo el proceso de implementación del sistema fotovoltaico, desde la construcción hasta la operación y mantenimiento. La información digital, Internet y las tecnologías fotovoltaicas se combinan para optimizar la inversión inicial, reducir los costos de operación y mantenimiento, mejorar el rendimiento eléctrico y aumentar el retorno de la inversión.
Básicamente, un sistema fotovoltaico inteligente es aquel en el que la intervención manual se reduce mediante la implementación de operaciones totalmente automatizadas. Un sistema inteligente puede detectar, diagnosticar y corregir fallas automáticamente, mejorando así el rendimiento eléctrico, reduciendo los costos de operación y mantenimiento y aumentando los ingresos del sistema. Los tres ejes de un sistema fotovoltaico inteligente son la automatización, la informatización y la inteligencia.
Automatización
La automatización significa reducir las operaciones manuales en obra mediante el uso de componentes que no pueden dañarse y que, por tanto, minimizan el diagnóstico en obra o la reparación manual. Las soluciones de automatización tradicionales se han enfrentado a una serie de problemas que las han encarecido. Por ejemplo, el tamaño tradicionalmente grande de los dispositivos ha dado lugar a la necesidad de equipos de elevación pesados, lo que genera elevados costes de instalación.
Las soluciones tradicionales también utilizan ventiladores externos para enfriar. Los ventiladores externos tienen varios problemas, como ruido, poca confiabilidad y altos costos de reemplazo o mantenimiento. Mientras tanto, la sala de equipos del inversor requiere una limpieza periódica, ya que la acumulación de polvo o niebla salina puede provocar fallos en el dispositivo. Los expertos deben visitar el sitio para solucionar problemas. Se requieren operaciones y mantenimiento frecuentes y que consumen mucho tiempo, y una vez que se produce una falla, las pérdidas pueden ser enormes.
Al eliminar componentes frágiles, integrar funciones complejas y eliminar componentes y operaciones que requieren mantenimiento, el sistema fotovoltaico inteligente tiene una arquitectura general más simple. En general, la solución fotovoltaica inteligente facilita la construcción de la central simplificando el diseño, acortando el tiempo de construcción y simplificando el ratio de repuestos.
Informatización
La informatización se refiere a la detección inteligente y de alta precisión en cadenas de paneles solares, la transmisión de esos datos a alta velocidad, alta confiabilidad y bajo costo, así como el almacenamiento y monitoreo de alta confiabilidad de los datos en segundo plano.
Las soluciones tradicionales suelen tener una gran granularidad de datos, baja precisión de detección y baja confiabilidad de transmisión. Además, el monitoreo de cadenas no está disponible para inversores centralizados o distribuidos, mientras que solo la detección de corriente está disponible para inversores centralizados.
La solución fotovoltaica inteligente admite la detección de cadenas de alta precisión. Se utilizan tecnologías avanzadas de comunicación por línea eléctrica (PLC) y comunicación inalámbrica 4G para la transmisión y comunicación dentro del conjunto dentro de la central eléctrica. Para la detección de cuerdas se utilizan sensores de alta precisión.
Utilizando un algoritmo de compensación diferencial de alta frecuencia y una calibración de fábrica de alta precisión, la precisión de la detección alcanza el 0,5%. La solución fotovoltaica inteligente puede monitorear con precisión la información bidimensional del voltaje y la corriente de la cadena. Además, la solución fotovoltaica inteligente puede monitorear el estado de las cadenas en tiempo real, generar automáticamente alarmas para anomalías y localizar con precisión fallas en las cadenas.
El uso de la tecnología de comunicación inalámbrica 4G para la comunicación intracentral ofrece varias ventajas: con respecto a la función, la cobertura de una sola estación puede alcanzar los 80 kilómetros cuadrados, el retraso de transmisión es inferior a 50 ms y se admite una expansión del panel de control.
En lo que respecta a ingeniería y operación y mantenimiento, la fibra óptica y el zanjeo no son necesarios y, por lo tanto, la resolución de problemas y el mantenimiento resultan sencillos. Desde el punto de vista de la gestión, Internet móvil, terminales fotovoltaicos inteligentes, drones y soporte remoto de expertos trabajan en colaboración para garantizar una operación y mantenimiento eficientes.
Inteligencia
La inteligencia implica el uso de análisis de big data para permitir la detección rápida de problemas y elegir la solución de operación y mantenimiento adecuada. El aspecto inteligente de la solución fotovoltaica inteligente incluye tres vertientes principales:
- Extracción activa de componentes de baja eficiencia para lograr el mantenimiento preventivo : Esto permite optimizar proactivamente el estado operativo de las centrales eléctricas para los propietarios de las mismas, especialmente aquellos con un gran número de plantas, teniendo en cuenta tanto el mantenimiento como la operación de los sistemas.
Se realiza un análisis discreto de todas las cadenas y dispositivos para identificar anomalías para las cuales no se genera ninguna alarma. Por ejemplo, para una buena racha, es posible que el sistema no genere ninguna alarma, pero la eficiencia de esta cadena es menor que la de otras cadenas. Por lo tanto, es posible localizar esta cadena mediante análisis discreto.
Además, también es posible evaluar dispositivos realizando análisis comparativos y midiendo la eficiencia y los fallos del dispositivo a largo plazo. Los resultados de la evaluación se pueden utilizar como referencia para la futura selección de dispositivos y el diseño de soluciones.
- Mantenimiento remoto (desatendido o realizado por unas pocas personas) : las centrales eléctricas no requieren personal de guardia en el lugar. El seguimiento y análisis se realizan en la sede. Cuando ocurre una falla, el sistema envía alarmas y sugerencias de corrección al personal de servicio, quien puede manejar rápidamente los problemas siguiendo las instrucciones del sistema.
- Localización precisa de fallas, tasa de error de diagnóstico reducida y eficiencia de operación y mantenimiento mejorada : basándose en la detección de nivel de cadena de alta precisión del controlador fotovoltaico inteligente, el sistema puede detectar fallas de manera oportuna. Al analizar las bases de datos, el sistema puede identificar con precisión un dispositivo defectuoso específico y hacer sugerencias de manejo basadas en mediciones preestablecidas y experiencia en operación y mantenimiento.