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Inversores fotovoltaicos como gestores de red

El tema del futuro: La integración de redes fotovoltaicas

La integración de redes es cada vez más importante en relación a la producción de corriente renovable. Se ha centrado la atención especialmente en el fuerte crecimiento de la potencia total de todas las instalaciones de Alemania, y con razón: según los datos de la agencia federal alemana de la electricidad, desde finales de 2011 hay en la red pública casi 25 gigavatios de potencia fotovoltaica instalada. Con las condiciones ideales de irradiación, las instalaciones fotovoltaicas producen lo mismo que más de dieciséis grandes centrales nucleares. La integración óptima de esta potencia de generación descentralizada y fluctuante en la red de distribución existente con flujos de potencia unidireccionales es una de las labores más importantes.

Normas, directrices y leyes

Aunque las instalaciones fotovoltaicas se han considerado durante mucho tiempo  “equipos consumidores negativos” con mera inyección de potencia activa, desde  2009 la energía fotovoltaica está cada vez más presente en la regulación de la red.

Con el artículo 6 de la norma alemana eeG1 y la directiva sobre media tensión de la asociación alemana de las industrias del agua y la energía (bDeW)2, existen diferentes requisitos de los sistemas para instalaciones grandes que tienen como objetivo alcanzar en última instancia una mejor integración de las instalaciones productoras descentralizadas en las redes públicas. Para la red de media tensión, que asume al menos en torno al 85 % de la potencia fotovoltaica disponible en Alemania, a partir del 1 de agosto de 2011 entraron en vigor nuevas normas de conexión que ahora también requieren servicios de instalaciones fotovoltaicas pequeñas y medianas.

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Inversores fotovoltaicos de SMA.

Como referente del mercado y en tecnología de sistemas fotovoltaicos, SMA se ha comprometido fuertemente y desde el principio con la integración de redes: por un lado, colaborando con los gremios y grupos de trabajo dedicados a ello; por otro, con un gran esfuerzo de desarrollo. Y con éxito: los inversores de SMA fueron de los primeros que cumplieron plenamente los requisitos de la norma 6 eeG y de la directiva sobre media tensión que entró en vigor gradualmente. También para la norma de aplicación de la asociación de electrotécnica, electrónica y Técnica de la Información (VDe) 4105 3, vinculante desde el 1 de enero de 2012, SMA ofrece una amplia gama de soluciones adecuadas.

Inversores como gestores de red

Los sistemas de reglas vigentes para los diferentes niveles de redes son tan complejos como amplios. contienen tanto reglas de planificación para instalaciones fotovoltaicas como requisitos de funciones concretos en los inversores implementados entre los que para los niveles de media y baja tensión apenas existen diferencias. A continuación se presentan y explican brevemente los requisitos de funciones básicos.

1. Gestión de la inyección

60 segundos: este es el tiempo del que dispone un inversor en Alemania para adaptarse a los posibles requisitos de gestión de la inyección del operador de la red. Si una sección de la red de transporte antepuesta se sobrecarga temporalmente, el operador distribuidor de la red de las instalaciones fotovoltaicas debe limitar a distancia su potencia.

El producto que responde a esta cuestión en las grandes instalaciones fotovoltaicas es la Power reducer box. Convierte los valores nominales prescritos en comandos para la Sunny Webbox. Esta envía los comandos por bus de campo a todos los inversores conectados y registra al mismo tiempo los valores nominales prescritos externos. En las instalaciones fotovoltaicas con menos de 100 kW de potencia máxima, en Alemania basta con instalar un relé de potencia preconmutado a través del cual la instalación se desconecta de la red pública por control remoto.

2. Reducción de la potencia activa por sobrefrecuencia

La frecuencia en las redes de corriente alterna se mantiene constante dentro de unos límites, normalmente en 50 hz o 60 hz. Si la red consume menos energía que la que suministran los generadores, aumenta la frecuencia. Con las reglas de conexión existentes hasta ahora, todos los inversores fotovoltaicos tenían que desconectarse de la red pública inmediatamente incluso con subidas de frecuencia reducidas, aunque el valor límite solo se hubiera superado durante poco tiempo. Como esto pone en peligro la estabilidad de la red europea teniendo en cuenta la potencia fotovoltaica instalada de más de 25 gigavatios solo en Alemania, tanto la directiva sobre media tensión como la norma de aplicación de la VDe para la red de media tensión prescriben un comportamiento diferente de los inversores: los equipos deben reducir su emisión de potencia activa de forma continua con una frecuencia de red elevada y, en caso de producirse un fuerte aumento de la frecuencia, deben desconectarse de la red pública.

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3. Mantenimiento estático de la tensión mediante potencia reactiva

Además de la frecuencia, la tensión de red también tiene que mantenerse dentro de unos límites definidos, especialmente en el nivel de la baja tensión, y la llamada red de distribución. Con su capacidad para preparar la potencia reactiva, los inversores fotovoltaicos pueden contribuir a garantizar la calidad de la tensión requerida por la norma europea 50160 en los puntos correspondientes de enlace.

Concretamente, gracias a la potencia reactiva, los equipos pueden reducir notablemente las subidas de tensión no deseadas. Los inversores con capacidad de potencia reactiva se emplean también para la compensación de contribuciones de potencia reactiva existentes y no deseadas de la red provocadas, por ejemplo, por transformadores, grandes motores o líneas de cables más largas.

De este modo pueden evitarse en gran medida las tradicionales medidas de expansión de la red. Un estudio de Roland Berger encargado por la organización alemana Bundesverbandes Solarwirtschaft e. V. (bSW) ha dado a conocer que en el suministro de potencia reactiva se esconde el mayor potencial para la integración de redes en instalaciones de generación descentralizadas: así, la capacidad de absorción de las redes de distribución podría prácticamente doblarse.

Para configurar la proporción de potencia reactiva hay varias posibilidades. La primera es que el operador de la instalación puede usar valores nominales fijos dados por el operador de red. Alternativamente, pueden usarse varios valores de potencia reactiva de acuerdo con un plan cronológico acordado o predeterminarse a distancia mediante la Power reducer box. Una tercera posibilidad es la regulación de la proporción de la potencia reactiva según una curva característica que depende de la tensión de red medida en el punto de conexión o de la potencia efectiva del inversor.

Por último, la norma de aplicación vinculante de la VDe 4105 prevé desde principios de 2012 para todos los inversores con más de 3,68 kVa una potencia aparente.

4. Apoyo dinámico de red

Hasta ahora, las instalaciones fotovoltaicas tenían que desconectarse inmediatamente de la red incluso con caídas muy breves de la tensión, lo que resultaba problemático dada la cada vez mayor potencia fotovoltaica de la red. Aunque los problemas fueran en principio momentáneos y fáciles de resolver, podrían conducir a paralizaciones repentinas de grandes potencias de generación y, con ello, acabar con su equilibrio energético. En consecuencia, la directiva sobre media tensión alemana requiere que los inversores fotovoltaicos protejan la red en caso de fallo: si se producen caídas de hasta 1,5 segundos de duración, deben permanecer en la red pública y poder reanudarse inmediatamente después la inyección normal. Los equipos también han de ser capaces de inyectar corriente reactiva a la red durante la caída de tensión y ayudar así a activar los dispositivos de protección de la red.

Los inversores de SMA de las series Sunny central CP y Sunny Tripower disponen desde el principio de estas funciones, lo que convierte a SMA en el primer fabricante que, desde abril de 2011, pudo presentar los certificados de las unidades pertinentes para los modelos de inversores.

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Preparados para el futuro con tecnología de SMA

Servicios de red descentralizados y una interfaz inteligente para la red de suministro: ese es el inversor fotovoltaico del futuro. Los operadores de red también admiten que los inversores son el futuro en las tareas de gestión de la red y exigen cada vez más estos sistemas. La técnica de sistemas de SMA contribuye de forma importante a ello.

Encontrará información más abundante y actualizada sobre el tema en www.sma.de/netzintegration

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