Cuando las nubes ocultan el sol, la potencia de alimentación de un sistema fotovoltaico puede disminuir en más del cincuenta por ciento. Y cuando no sopla el viento, no puede generarse energía eólica por mucho que se necesite. Entonces, ¿qué podría ser más natural que combinar ambos sistemas de forma que cada uno compense los puntos débiles del otro para que nuestra red eléctrica reciba un suministro fiable? Los desarrolladores de Belectric en Dresde, Alemania, así lo entendieron y ahora ofrecen unas sofisticadas centrales eléctricas híbridas. El almacenamiento adicional de la batería, junto con la tecnología de automatización de B&R y la comunicación POWERLINK, ofrecen la estabilidad necesaria.
Como fuentes de energía, el sol y el viento son, a la vez, una bendición y una maldición. Se trata de unos recursos inagotables que, gracias a los continuos avances tecnológicos, actualmente juegan un papel fundamental para ofrecer al mundo un suministro de energía ambientalmente sostenible con un equilibrio aceptable de coste y eficiencia. Al mismo tiempo, no obstante, son extremadamente volátiles y no responden a las fluctuaciones de la demanda. Para las empresas de servicios públicos, esto significa unas considerables inversiones en infraestructura para estabilizar la red. En el caso de un excedente de energía de alimentación, las plantas de generación deben ser limitadas o incluso desconectadas. Ello resulta frustrante para los operarios de estas plantas, porque si no reciben nada, tampoco ganan nada. Y a la inversa, cualquier déficit de energía debe compensarse muy rápidamente con las llamadas centrales eléctricas de pico. Funcionan principalmente con generadores de gas y, a veces, tardan unos minutos en activarse, lo que puede suponer un problema cuando aumenta la alimentación de los sistemas fotovoltaicos en redes débiles.
La central eléctrica híbrida garantiza un suministro de energía estable
Después de darse cuenta de estos problemas, los desarrolladores de Belectric Solar & Battery implementaron una idea muy inteligente. «La idea básica era combinar nuestras competencias en los sectores de la generación de energía solar y el almacenamiento de energía y así estabilizar la red eléctrica», informa Lars Fallant, encargado de supervisar la implementación de los proyectos de baterías. Esto se consigue combinando varias fuentes, como por ejemplo sistemas fotovoltaicos y eólicos, así como equipos de cogeneración, con un sistema de almacenamiento de batería de alto rendimiento. Estos sistemas se coordinan mediante un sistema de gestión energética que utiliza la tecnología de control de B&R y la comunicación POWERLINK. En combinación con los consumidores locales, esto se traduce en una red eléctrica local que, si se diseña adecuadamente, funciona de manera autónoma durante largos períodos de tiempo, almacenando la energía sobrante y enviándola a la red cuando ésta la necesita.
Proyecto de investigación: La planta fotovoltaica del futuro
Este enfoque es vital para conseguir unos objetivos de energía sostenibles, por lo que ocho socios (seis empresas y dos institutos de investigación) han unido sus fuerzas para desarrollar unas soluciones técnicas integrales que equipan a los variadores y otros componentes de la planta para gestionar los requisitos más exigentes. No es casualidad que los ingenieros de Belectric tomen la iniciativa en el proyecto de investigación para desarrollar la planta fotovoltaica del futuro. «Con este proyecto, también queremos iniciar la transición de las redes basadas en generadores a las redes basadas en variadores», explica Vincent Ackermann, responsable de la venta de sistemas de almacenamiento de batería.
El sistema de control redundante es un requisito fundamental
Incluso en las primeras etapas del proyecto, quedó claro que una planta de energía independiente es muy exigente en su sistema de control. «Con este enfoque, estamos entrando en el campo de los inductores de un campo», explica Fallant. «Aquí, debe cambiarse a un sistema redundante al cabo de unos pocos ciclos de la CPU si falla el control principal. Cuando el sistema híbrido es el responsable de todo el suministro de la red, cada milisegundo cuenta». En este punto, las ventajas de la gama de controles X20 de B&R desempeñan un papel decisivo, ya que la redundancia del control y la red han sido durante mucho tiempo parte de su oferta estándar.
La protección y la seguridad integrada no deben ser una idea de última hora
No hace falta decir que la fiabilidad y la seguridad tienen una alta prioridad en el desarrollo de una central eléctrica. Por un lado, las baterías deben estar ventiladas y monitorizadas de forma segura, lo que requiere componentes de control seguros para al menos SIL 2. Además, el bus de campo entre los controles central y de bloque no solo debe ser estrictamente determinístico, sino también seguro contra el acceso externo. Los desarrolladores encontraron los componentes que necesitaban para esta gestión en la gama de productos de B&R. Los módulos de seguridad pueden integrarse fácilmente en el sistema funcional según convenga, y la comunicación POWERLINK es rápida, prácticamente sin fluctuaciones y, sobre todo, segura.
El mantenimiento remoto seguro reemplaza al personal en la planta
«Nuestras plantas son completamente autónomas y pueden funcionar sin operarios», explica Fallant, que describe otro de los requisitos. «Ello significa que necesitamos mantener una línea de datos estable y, sobre todo, segura con nuestras plantas». Eso no es un problema con la solución de mantenimiento remoto seguro de B&R, que a menudo usa Belectric. A través de una conexión VPN encriptada y protegida por certificado, los datos se transfieren de manera segura entre una unidad SiteManager en la planta (con un firewall integrado) y una unidad GateManager en el sitio del operario. «De esta forma pueden reenviarse todos los mensajes de error directamente a un proveedor de servicios y acceder al sistema a través de una interfaz HMI basada en la web», añade Ackermann.
Capacidad de batería de 94 MWh instalada con B&R
Además de los numerosos proyectos de baterías implementados en toda Europa, una de las primeras plantas híbridas ya está en funcionamiento en África. Allí, el ministerio de información de Somalilandia produce toda la potencia que necesita para gestionar su estación de radio y televisión mediante un sistema fotovoltaico con una potencia de 500 kWp y una batería de 1000 kWh. El generador diésel auxiliar de 300 kW se usa solo por la noche y cuando la energía almacenada durante el día es insuficiente.
«Con nuestro próximo proyecto, una combinación de cuatro columnas de carga rápida de 175 kW con sistema fotovoltaico y almacenamiento de baterías, queremos mejorar la infraestructura de movilidad electrónica con una solución que reduzca la carga en las conexiones a la red», indica Ackermann, brindando una perspectiva hacia futuros proyectos en los que los sistemas B&R seguirán siendo la opción preferida.
 | Lars Fallant Gestor de proyectos de baterías, Belectric «Nuestras plantas trabajan de manera totalmente autónoma, sin personal en las instalaciones. La solución de Mantenimiento remoto seguro de B&R nos permite reenviar todos los mensajes de error directamente a un proveedor de servicios y acceder al sistema a través de una interfaz HMI basada en la web». |