Los sistemas autónomos impulsados por la energía solar y eólica, han demostrado ser una solución energética fiable. También, podrían ser capaces de satisfacer las necesidades de electricidad de infinidad de consumidores en todo el mundo. Especialmente en los casos en los que el potencial eólico y solar local son de medio a alto.
Aun así, cuando las condiciones locales no son tan favorables, la sobrecarga de los aerogeneradores y la excesiva capacidad de almacenamiento de energía requerida, ponen a dudar a los consumidores de seguir con la instalación de un sistema de este tipo. Por otro lado, hay varias zonas del planeta en las que se puede encontrar tanto una abundante disponibilidad de energía solar, como un potencial de energía eólica alto.
Esta combinación puede reducir en gran cantidad los requisitos de almacenamiento de energía de los sistemas autónomos habituales basados en la energía eólica. Por ello, la disponibilidad de energía solar y eólica varía mucho en el tiempo y, por lo tanto, no puede coincidir con la variación temporal de la demanda de carga si funciona de manera independiente.
En este ámbito, tanto los sistemas autónomos de energía solar y eólica, requieren una amplia capacidad de almacenamiento para satisfacer la demanda de energía de los consumidores en lugares apartados de las ciudades. Del mismo modo, la naturaleza complementaria de la energía solar y eólica puede suavizar la variación de la producción de energía del sistema. Lo que lleva a una disminución significativa de los requisitos de almacenamiento de energía.
¿En qué consiste un sistema de energía solar y eólica?
Dentro de las llamadas energías renovables híbridas, un sistema solar y eólico consta de un pequeño aerogenerador, un generador solar y un sistema de almacenamiento apropiado. Todo ello junto con el equipo electrónico correspondiente. Debes saber en primer lugar, que la energía solar es una fuente de energía no agotable, dependiente del lugar y, por supuesto, no contaminantes. Además, está disponible casi infinitamente.
De tal modo que se trata de una potencial energía alternativa y renovable. Esto se debe a la utilización de la radiación solar para la generación de energía, reduce en gran medida la dependencia de los combustibles fósiles, tales como: carbón, petróleo y gas.
La unidad de generación de energía solar del tipo fotovoltaica, se compone de un generador fotovoltaico, un generador diésel y un sistema de inversores y baterías. Para mejorar el rendimiento y el control, el almacenamiento de la batería es muy importante. La condición necesaria del diseño de los sistemas fotovoltaicos híbridos para obtener la máxima potencia de salida es el clima cálido.
Debido a que este tipo de sistema es rentable y confiable. Especialmente, para aquellas zonas en las que el suministro de energía a través de la red eléctrica no es adecuado y el coste de la línea de transmisión es muy elevado. Tal y como sucede en las zonas remotas y aisladas. En un sistema híbrido, la batería es vital, con respecto al estado de la carga y el mejor dimensionamiento posible del sistema.
Se han desarrollado varios modelos de este sistema
Actualmente, se ha desarrollado una técnica para minimizar el área fotovoltaica y evaluar el menor número de días de almacenamiento en un sistema híbrido de energía solar y eólica. Se ha diseñado la potencia de salida en tiempo real, un sistema fotovoltaico para calcular la energía acumulada y el factor de capacidad. Esta información se utiliza para evaluar el modelo de producción de energía basado en el factor de capacidad.
Además, se ha diseñado un sistema alterno para calcular el coste de producción asociado al método de la batería fotovoltaica híbrida. En el que se calcula el tamaño asociado al método fotovoltaico, en función de los requisitos eléctricos.
Para un sistema de energía solar híbrido y autónomo, el análisis de la fiabilidad se establece en términos de probabilidad de pérdida de carga. Para ello, se emplean varios modelos numéricos y analíticos para medir la probabilidad de pérdida de carga. Es por esta razón que la ejecución de un sistema fotovoltaico híbrido se evalúa bajo la premisa de la fiabilidad del suministro de energía en condiciones diferentes a las ideales.
Implementación de un sistema eólico híbrido
En primer lugar, para implementar un sistema eólico híbrido confiable y barato, hay que seleccionar una ubicación con un mejor potencial de energía eólica. Además, hay que analizar la viabilidad, la rentabilidad y la capacidad de satisfacer la demanda en la zona a la que se quiere hacer llegar energía.
Por ello, existe un algoritmo para calcular el tamaño de los aerogeneradores y la ubicación óptima del sistema de energía distribuida. Así que debe desarrollarse utilizando una configuración híbrida de optimización.
Del mismo modo, el dimensionamiento óptimo de un sistema eólico híbrido y la previsión de un sistema híbrido basado en el análisis de regresión, redes neuronales, técnica de simulación de Monte Carlo y el algoritmo genético son algunos de ellos.
Igualmente, se propone una metodología para identificar los parámetros del generador eólico. Como el factor de capacidad que se relaciona con la turbina eólica disponible de igual potencia y el factor de capacidad calculado. Todo ello sobre la base de los datos de velocidad del viento en diferentes horas del día durante algunos años.
Los investigadores también han informado sobre la planificación de la instalación de un sistema eólico híbrido para un lugar concreto y sobre las estrategias de control del sistema. Así pues, para calcular el rendimiento mensual del sistema de energía eólica sin datos concretos de los vientos, se necesita de funciones y parámetros específicos.
Es así como el rendimiento del sistema eólico híbrido, la fiabilidad y la reducción del coste de la energía pueden obtenerse utilizando un sistema de baterías de reserva. Cuando la energía generada por el sistema híbrido es excedente, dicha energía se usa para cargar las baterías como respaldo.
Del mismo modo, la energía almacenada en la batería puede usarse cuando el sistema de energía solar y eólica no está suministrando energía por sí solo.
Conoce un sistema híbrido de energía solar y eólica
El sistema híbrido de energía solar y eólica, que depende de las condiciones meteorológicas, no produce energía utilizable durante todo el año. Para un mejor rendimiento de la combinación solar y eólica, se necesita una unidad de respaldo de baterías y un conjunto de electrógenos a partir de diésel. Que aumentan los costes de este sistema híbrido.
Para un buen funcionamiento, fiabilidad y un menor coste del sistema, los investigadores han realizado estudios sobre esta combinación de energía solar y eólica. Investigaciones recientes ofrecen una nueva estrategia determinada por diversos enfoques. Todo ello para lograr el dimensionamiento adecuado de cualquier energía híbrida, ya sea solar, eólica, entre otros.
Para implementar un sistema de energía como este, se debe tomar en cuenta los costes económicos y la probabilidad de pérdida de suministro eléctrico. Esto se utiliza como una restricción clave del sistema para evaluar la confiabilidad y el coste actual neto de un sistema como estos. Hay que saber de estos pequeños factores debido a que podrías pensar que se trata de un tipo de obtención de energía barata, pero su construcción no lo es tanto.
Por esta razón, se ha investigado en un sistema que es capaz de buscar el dimensionamiento que conduzca a un coste mínimo del ciclo de vida del mismo. Todo ello a la vez que se ajusta el suministro eléctrico a la necesidad local y de diversas zonas.
Objetivos de un sistema de energía solar y eólica
Para empezar, hay que diseñar un sistema de baterías híbrido solar y eólico fuera de la red. También, debe contar con alta fiabilidad y un mínimo coste de producción. El objetivo principal de un diseño como este, es obtener una solución rentable. Por ello, los científicos están utilizando diferentes técnicas para adecuar el tamaño óptimo del sistema híbrido. Así, se minimizan los costes totales en el año.
Una de las preocupaciones de un sistema de energía solar y eólica, es el precio a pagar. Así como, su rentabilidad y si de verdad va ser de utilidad y aprovechamiento para la sociedad. De nada sirve llevar toda una central de energía solar y energía eólica si se invierte una cantidad exagerada de dinero en ello. También, es impensable que sea tan costosa que los beneficiarios no puedan pagar por un servicio de energía eléctrica de estas características.
¿Cómo funciona un sistema de energía solar y eólico?
En primer lugar, el generador híbrido solar y eólico utiliza paneles solares que recolectan la luz del sol y la convierten en energía. Esto junto con turbinas eólicas que recolectan la energía del viento.
Así pues, el inversor de energía solar y eólica compuesto tiene entradas para ambas fuentes. Todo ello en lugar de tener que utilizar dos inversores para producir energía. De tal manera que tiene en su haber el transformador de corriente alterna a corriente continua. El cual es necesario para suministrar carga a las baterías desde los generadores de corriente alterna.
De esta forma, la energía de los paneles solares y de la turbina eólica se filtra y se almacena en el banco de baterías. Para los períodos en los que ni el viento ni el sistema fotovoltaico están produciendo energía, la mayoría de los sistemas híbridos la proporcionan a través de las baterías y de un generador alimentado por combustible fósil, como el diésel.
Si las baterías se agotan, el generador puede proporcionar energía y recargar las baterías. Añadir un generador hace que el sistema sea más complejo, pero los modernos controladores electrónicos pueden hacer funcionar estos sistemas de forma automática. Por ello, un generador puede reducir el tamaño de los demás componentes necesarios para este sistema.
Debes tener en cuenta que la capacidad de almacenamiento tiene que ser lo suficientemente amplia, como para abastecer la energía eléctrica necesaria durante los periodos en los que no hay carga. Por ello, los bancos de baterías (Power Bank), suelen estar dimensionados para suministrar la carga eléctrica de uno a tres días.
¿Qué ventajas tiene la energía solar y eólica?
A pesar de ser un sistema en desarrollo, la energía solar y eólica híbrida compone una serie de ventajas que no se deberían desaprovechar. Incluso, los beneficios de este tipo de sistema de energía superan en mucho los costes que pueden suponer.
Puede abastecer un suministro continuo de energía eléctrica
Los sistemas de energía híbridos la proporcionan de forma continua, sin ninguna interrupción. Ya que las baterías conectadas a ellos almacenan la energía excedente de la recolección. Así, cuando hay un corte de energía, las baterías empiezan a funcionar como inversor para proporcionar respaldo. Lo mismo ocurre durante la tarde o la noche, cuando no hay mucho sol y no se genera energía; las baterías proporcionan el respaldo y puedes continuar con tu vida sin interrupciones.
Se puede utilizar las energías renovables de la mejor manera
Como las baterías están conectadas al sistema para el almacenamiento de energía, no se desperdicia el exceso que se produce en los días soleados ni cuando hay viento. De esta manera, dichos sistemas pueden aprovechar la energía renovable de la mejor manera posible. Se logra almacenando energía en un día apto para captar energía y utilizando la que está guardada en un mal día. El equilibrio se mantiene siempre.
Bajos costes de mantenimiento
Los costes de mantenimiento de los sistemas híbridos de energía solar y eólica son bajos, en comparación con los generadores más frecuentes. Los cuales utilizan diésel como combustible. Con este sistema híbrido, no se usa combustible y no requiere de un mantenimiento frecuente.
Tiene alta eficiencia
Los sistemas híbridos de energía solar y eólica funcionan de forma más eficiente que los generadores habituales. Los cuales desperdician combustible en determinadas condiciones. Por ello, los generadores de energía solar híbridos trabajan eficientemente en todo tipo de condiciones sin desperdiciar combustible en ningún momento.
Gestión de la carga
A diferencia de los generadores normales, los cuales suministran alta potencia tan pronto cuando son encendidos. La mayoría de los sistemas híbridos de energía solar y eólica gestionan la carga en consecuencia. Un sistema híbrido puede tener una tecnología que logra el ajuste de la distribución de energía según los dispositivos a los que están conectados. Ya sea un aire acondicionado que requiere alta potencia o un ventilador que requiere menos. Un Máster en Energías Renovables y Proyectos Energéticos te ayudará en la elección del sistema de energía que quieras aplicar en un proyecto factible. De esta manera, obtendrás todo el conocimiento que necesitas para lograrlo.