Soluciones para incrementar la generación de energía solar en India
Autor: Sergio Hurtado | Cargo: Director Técnico en GPTech
Hoy en día, uno de las principales preocupaciones de quienes desarrollan plantas de energía renovable radica en el cumplimiento de los requisitos técnicos exigidos por el sector energético. Las peculiaridades de cada mercado hacen que las regulaciones para la integración de energías renovables difieran de un país a otro. Por ello, los fabricantes de equipos y dispositivos electrónicos destinados a su instalación en plantas de EERR tienen que adaptar sus productos a la normativa local impuesta por cada gobierno o planta. Con este escenario, compañías como GPTech, experta en el desarrollo de dispositivos de última generación para integrar energías renovables en la red eléctrica, se erigen como socios clave para el suministro de soluciones integrales destinadas a aquellos países con menor experiencia en integración en red.
De manera similar a lo ocurrido en muchos otros países, el gobierno de India promovió en Junio de 2010 una iniciativa concerniente a la energía solar, denominada Jawaharlal Nehru National Solar Mission (en adelante, JNNSM). El principal objetivo de esta iniciativa es rebajar el coste de la energía solar para conseguir la parida de red con respecto a otras fuentes convencionales para el período 2017-18. El número de plantas fotovoltaicas large-scale desarrolladas en India durante los últimos 2-3 años fue de 1962 MW (dato de octubre de 2013). Esta cantidad sobrepasó el número esperado por la JNNSM para la primera fase de este plan (1.100 MW), pero queda todavía un largo camino por recorrer hasta alcanzar los 20.000 MW para el 2022. Además, en los últimos años, las demandas del mercado solar fotovoltaico comienzan a ser más exigentes debido a los requisitos para conseguir que la producción de energía de la planta sea constante. En este sentido, los ingenieros de I+D están trabajando en el diseño de soluciones innovadoras donde la tecnología de electrónica de potencia de última generación y el alto nivel de integración son los factores más relevantes. El objetivo es cumplir con los cada vez más exigentes requisitos técnicos.
Durante los últimos años, GPTech ha adaptado su estrategia para especializarse como integrador. Ofrece a sus clientes el valor añadido que da el desarrollo de soluciones personalizadas y adaptadas a las necesidades de cada proyecto.
La segunda fase del JNNSM, que se encuentra actualmente en proceso, tiene como principal objetivo el apoyo a fabricantes locales, el desarrollo de sistemas de almacenamiento y el incremento de la conectividad y el acceso a la red eléctrica de energía solar. Con respecto al primer propósito, será decisivo conseguir alianzas estrategias con socios locales que conozcan con precisión las características del mercado indio.
En relación con los sistemas de almacenamiento de energía, muchas compañías ya han trabajado en sus propias soluciones. Hay muchos indicativos de que existe un gran mercado potencial para estos sistemas. La tecnología de almacenamiento de energía es necesaria para mejorar la estabilidad de la red y soportar una mayor penetración de sistemas de generación solar. Obviamente, el sistema de almacenamiento no trabaja aislado, sino junto con otras fuentes de energía renovable que pueden ser convencionales, o no. En este sentido, las plantas de generación híbrida combinan ambos tipos y suponen una solución óptima para países como India, donde el uso de electricidad basada en generación diésel es aún muy elevado. Esta fuente de energía es tanto costosa como contaminante. Por otro lado, la energía solar no es aún tan competitiva en cuanto a precios como otras fuentes de energía. Además, una sola planta fotovoltaica conlleva algunos riesgos cuando debe suministrar a toda una población debido a la naturaleza intermitente de las energías renovables.
Así, el conjunto de estos tres elementos (sistema de almacenamiento, energía solar fotovoltaica y diése) ha demostrado evitar problemas de integración y estabilidad de la red. Además, la Agencia Internacional de Energía Renovable (IRENA, por sus siglas en inglés) ha concluido en un estudio que la combinación de estos elementos supone un coste menor que otras configuraciones basadas en diésel + almacenamiento, diésel + fotovoltaica, fotovoltaica + almacenamiento o diésel únicamente, porque conlleva únicamente una alta inversión inicial, mientras que después los costes se reducen considerablemente.
La solución propuesta por GPTech consiste en una configuración para plantas de generación híbrida compuesta por un sistema de almacenamiento basado en baterías más generadores diésel, inversores fotovoltaicos y un sistema de control central para coordinar ambas fuentes de energía.
Las baterías son, actualmente, la forma más común de almacenamiento de energía a largo plazo, aunque existen alternativas, como bombas de agua o pilas de combustible. Sin embargo, mientras que las bombas de agua son utilizadas en sistemas híbridos que combinan energías solar y eólica, las pilas de combustible presentan aún desventajas significativas: no pueden almacenar energía, su respuesta es lenta y tienen dificultadas para enfriar al inicio, además de que su tensión de salida fluctúa con la carga. Las baterías, pues, se erigen como la mejor opción para plantas de generación híbrida. Actúan como un sistema de conversión de potencia que acopla el convertidor (módulo de potencia) a una subestación de distribución a través de un transformador de MT. Adicionalmente, son capaces de ahorrar energía cuando la energía eléctrica generada por los paneles fotovoltaicos es mayor que la energía que el inversor es capaz de evacuar, y puede verter dicha energía almacenada cuando la energía generada por el sistema es menor que la energía nominal del inversor.
Las baterías, cuando trabajan como un sistema de almacenamiento de energía, consiguen mejorar la estabilidad de la red. Además, GPTech ha desarrollado soluciones escalables con baterías de gran capacidad que emulan la reserva en giro de los generadores tradicionales, con salida de media o alta tensión. La reserva en giro representa una capacidad de generación puesto en funcionamiento, pero que no puede suministrar energía a la red. La energía se almacena como reserva por si se genera un incremento en la demanda. Normalmente, las baterías requieren de un tiempo mayor de respuesta, pero GPTech ha conseguido que actúen como una fuente de alimentación lista para suministrar energía en cualquier momento.
Otro elemento clave para las plantas de generación híbrida suministrado por GPTech es el inversor fotovoltaico. Este elemento proporciona control remoto de potencia activa y reactiva, además de una regulación de potencia instantánea de acuerdo con las variaciones de tensión y frecuencia. Trabaja como un soporte para los generadores diésel para reducir el coste de producción de energía. Así, la combinación de ambas fuentes permite el funcionamiento en diferentes condiciones de trabajo para asegurar el mejor rendimiento bajo cualquier circunstancia.
Las plantas de generación híbrida requieren, además, un sistema de control central para garantizar un funcionamiento óptimo de la planta. Este Power Plant Controller coordina las diferentes fuentes energéticas, mejorando la capacidad de integración en red de la planta híbrida, al tiempo que controla el suministro de potencia reactiva, regula el sistema de tensión y estabiliza las redes débiles. Este elemento es el núcleo de las plantas híbridas y trabaja como un controlador máster. Por esta razón, es importante contar una compañía experta y con una larga trayectoria en el desarrollo de estas soluciones. El conocimiento que GPTech ha adquirido en la mejora de sistemas de control central para un control estable de turbinas eólicas en combinación con plantas diésel capacitan a la compañía para anticipar cualquier requerimiento o necesidad para plantas híbridas que combinan diésel y energía fotovoltaica.
El desarrollo de plantas de generación híbrida también ayudará a cumplir el tercer objetivo de la segunda fase del JNNSM: facilitar el incremento de la conexión y el acceso a la red eléctrica de energía solar. Otras opciones, dependiendo de las necesidades de la red, conllevan el suministro de otros elementos como inversores fotovoltaicos o estaciones integradas. GPTech ha desarrollado inversores fotovoltaicos caracterizados por una alta flexibilidad dependiendo de las necesidades de la planta. El rango de operación de potencia puede ser personalizado en función del factor de potencia requerido. Esto significa que el mismo inversor puede trabajar de manera óptima en diferentes escenarios, lo que lo convierte en un elemento adecuado para el mercado internacional, donde los requisitos técnicos o las condiciones ambientales pueden variar de un país a otro.
Para plantas utility-scale, GPTech suministra sus Advanced Power Integrated Stations (APIS). Esta solución incluye, en contenedor o en sobre una plataforma, dos inversores fotovoltaicos, módulos de desconexión AC/DC y un transformador de MT totalmente personalizado. Son fáciles y sencillos de instalar en campo, y se benefician de la flexibilidad anteriormente mencionada de los inversores.
Este artículo pone de relieve cómo la necesidad de desarrollar productos y soluciones capaces de adaptarse a diferentes requisitos técnicos y condiciones ambientales comienza a ser esencial, y cómo GPTech está capacidad para responder a esa necesidad. Su gran experiencia en energía eólica, que tuvo un crecimiento más rápido que la energía solar fotovoltaica, convierte a la compañía en un socio estratégico listo para hacer frente a cualquier dificultad derivada de la falta de la juventud del sector fotovoltaico. GPTech acompaña a sus clientes durante todo el proceso de desarrollo de la planta para tener una perspectiva completa del proyecto y suministrar la solución más adecuada para cada demanda.
