Sistema de energía autónomo

Un sistema de energía independiente ( SAPS o SPS ), también conocido como sistema de suministro de energía para áreas remotas ( RAPS ), es un sistema eléctrico fuera de la red para lugares que no cuentan con un sistema de distribución de electricidad . Los SAPS típicos incluyen uno o más métodos de generación de electricidad , almacenamiento de energía y regulación.

La electricidad normalmente se genera mediante uno o más de los siguientes métodos:

• Sistema fotovoltaico mediante paneles solares
• Turbina eólica
• Fuente geotérmica
• Microcogeneración
• Microhidráulica
• Generador diésel o biocombustible
• Generador termoeléctrico (TEG)

El almacenamiento se suele implementar como un banco de baterías , pero existen otras soluciones, incluidas las pilas de combustible . La energía extraída directamente de la batería será corriente continua de voltaje extra bajo (DC ELV), y se utiliza especialmente para iluminación, así como para electrodomésticos de CC. Se utiliza un inversor para generar CA de bajo voltaje , con el que se pueden utilizar los electrodomésticos más típicos.

Los sistemas de energía fotovoltaica autónomos son independientes de la red eléctrica y pueden utilizar únicamente paneles solares o pueden utilizarse junto con un generador diésel, una turbina eólica o baterías. ^{[1] [2]}

Los dos tipos de sistemas de energía fotovoltaica autónomos son el sistema acoplado directamente sin baterías y el sistema autónomo con baterías.

El modelo básico de un sistema acoplado directamente consiste en un panel solar conectado directamente a una carga de CC. Como en esta configuración no hay bancos de baterías, la energía no se almacena y, por lo tanto, es capaz de alimentar electrodomésticos comunes como ventiladores, bombas, etc. solo durante el día. Los MPPT se utilizan generalmente para utilizar de manera eficiente la energía del sol, especialmente para cargas eléctricas como bombas de agua de desplazamiento positivo. La adaptación de impedancia también se considera un criterio de diseño en sistemas acoplados directamente. ^{[1] [3]}

En los sistemas fotovoltaicos autónomos, la energía eléctrica producida por los paneles fotovoltaicos no siempre se puede utilizar directamente. Como la demanda de la carga no siempre es igual a la capacidad del panel solar, generalmente se utilizan bancos de baterías. Las funciones principales de una batería de almacenamiento en un sistema fotovoltaico autónomo son:

• Capacidad y Autonomía de Almacenamiento de Energía : Almacenar energía cuando haya un excedente disponible y proporcionarla cuando sea necesaria.
• Estabilización de voltaje y corriente : para proporcionar corriente y voltaje estables eliminando los transitorios.
• Suministro de corrientes de sobretensión : para proporcionar corrientes de sobretensión a cargas como motores cuando sea necesario. ^[4]

La planta de energía híbrida es un sistema completo de suministro de energía eléctrica que se puede configurar fácilmente para satisfacer una amplia gama de necesidades de energía remotas. Hay tres elementos básicos en el sistema: la fuente de energía, la batería y el centro de gestión de energía. Las fuentes de energía híbrida incluyen turbinas eólicas , generadores de motor diésel , generadores termoeléctricos y sistemas solares fotovoltaicos . La batería permite el funcionamiento autónomo al compensar la diferencia entre la producción y el uso de energía. El centro de gestión de energía regula la producción de energía de cada una de las fuentes, controla el uso de energía clasificando las cargas y protege la batería de los extremos de servicio. ^{[5] [6]}

El seguimiento de los sistemas fotovoltaicos puede proporcionar información útil sobre su funcionamiento y sobre lo que se debe hacer para mejorar su rendimiento, pero si los datos no se comunican correctamente, el esfuerzo será en vano. Para que sea útil, un informe de seguimiento debe proporcionar información sobre los aspectos relevantes del funcionamiento en términos que sean fácilmente comprensibles para un tercero. Es necesario seleccionar los parámetros de rendimiento adecuados y actualizar sus valores de forma constante con cada nueva publicación del informe. En algunos casos puede resultar beneficioso supervisar el rendimiento de componentes individuales para refinar y mejorar el rendimiento del sistema, o para estar alerta ante una pérdida de rendimiento a tiempo para tomar medidas preventivas. Por ejemplo, supervisar los perfiles de carga/descarga de la batería indicará cuándo es necesario sustituirla antes de que se produzca un tiempo de inactividad debido a una falla del sistema. ^[7]

La IEC ha elaborado un conjunto de normas de supervisión denominadas «Norma para la supervisión del rendimiento de los sistemas fotovoltaicos» ( IEC 61724 ). Se centra en el rendimiento eléctrico del sistema fotovoltaico y no aborda los sistemas híbridos ni prescribe un método para garantizar que las evaluaciones del rendimiento sean equitativas. ^[8]

La evaluación del desempeño implica:

• Recopilación de datos, que es un proceso sencillo de medición de parámetros.
• Evaluación de dichos datos de manera que proporcionen información útil.
• Difusión de información útil al usuario final. ^[7]

La amplia gama de problemas relacionados con la carga identificados se clasifican en los siguientes tipos:

• Selección incorrecta : algunas cargas no se pueden utilizar con sistemas fotovoltaicos independientes.
• Cableado de la casa : Un cableado y dispositivos de protección inadecuados o de baja calidad pueden afectar la respuesta del sistema.
• Baja eficiencia : Las cargas de baja eficiencia pueden aumentar el consumo de energía.
• Cargas en espera : el modo en espera de algunas cargas desperdicia energía.
• Arranque : Alta corriente consumida por algunas cargas durante el arranque. Los picos de corriente durante el arranque pueden sobrecargar el sistema temporalmente.
• Potencia reactiva : La corriente circulante puede diferir de la corriente consumida cuando se utilizan cargas capacitivas o inductivas.
• Distorsión armónica : las cargas no lineales pueden crear distorsión de la forma de onda del inversor.
• Desajuste entre la carga y el tamaño del inversor : cuando se utiliza un inversor de mayor potencia para una carga de menor capacidad, se reduce la eficiencia general. ^[9]

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  Parquímetro alimentado con energía solar

• Información sobre sistemas de energía autónomos (SAPS)
• RAPS
• Documento RAPS de Queensland
• Esquema del sistema RAPS
• Iluminando África, una iniciativa del Grupo Banco Mundial (GBM)