Está surgiendo una nueva generación de tecnologías de plantas de energía fotovoltaica inteligente que ofrece capacidades de Operación y Mantenimiento (O&M) remotas cada vez más sofisticadas, mayor confiabilidad de la planta y mejores rendimientos energéticos. Si el módulo fotovoltaico es la sala de máquinas de una planta solar, el inversor y las tecnologías de control asociadas forman el cerebro. A medida que crece la penetración de la generación fotovoltaica, también lo hacen los desafíos de gestión que surgen de la adaptación de esa energía a la red y, en particular, los inversores están evolucionando para volverse cada vez más sofisticados para satisfacer las necesidades de los operadores y clientes de la red.
Una definición de fotovoltaica “inteligente” o inteligente
Otro desafío que plantea el crecimiento de la energía fotovoltaica es el tamaño cada vez mayor y la dispersión geográfica de las flotas solares. Los propietarios de plantas en países grandes como China o Estados Unidos enfrentan importantes dificultades logísticas para operar y mantener su flota, simplemente debido a la naturaleza distribuida de sus recursos.
La gestión de equipos en el campo se convierte en un ejercicio más costoso y, una vez más, las innovaciones en el control de energía y las tecnologías de comunicación están ayudando a minimizar la cantidad de intervención manual necesaria para mantener una planta funcionando de manera óptima.
La generación emergente de plantas de energía solar habilitada por tecnologías de control e inversores cada vez más sofisticadas ha sido denominada “fotovoltaica inteligente” o fotovoltaica inteligente. En el sistema fotovoltaico inteligente, se optimiza e innova todo el proceso de implementación del sistema fotovoltaico, desde la construcción hasta la operación y mantenimiento. La información digital, Internet y las tecnologías fotovoltaicas se combinan para optimizar la inversión inicial, reducir los costos de operación y mantenimiento, mejorar el rendimiento de la electricidad y aumentar el retorno de la inversión.
Básicamente, un sistema fotovoltaico inteligente es aquel en el que se reduce la intervención manual mediante la implementación de operaciones totalmente automatizadas. Un sistema inteligente puede detectar, diagnosticar y corregir fallas automáticamente, mejorando así el rendimiento eléctrico, reduciendo los costos de operación y mantenimiento y aumentando los ingresos del sistema. Los tres ejes de un sistema fotovoltaico inteligente son la automatización, la informatización y la inteligencia.
Automatización
Automatización significa reducir las operaciones manuales en el sitio mediante el uso de componentes que no se pueden dañar y, por lo tanto, minimizar el diagnóstico en el sitio o la reparación manual. Las soluciones de automatización tradicionales se han enfrentado a una serie de problemas que las han encarecido. Por ejemplo, las dimensiones tradicionalmente grandes de los dispositivos han dado lugar a la necesidad de equipos de elevación pesados, lo que se traduce en elevados costes de instalación.
Las soluciones tradicionales también utilizan ventiladores externos para enfriar. Los ventiladores externos tienen varios problemas como ruido, poca confiabilidad y altos costos de reemplazo o mantenimiento. Mientras tanto, la sala de equipos del inversor requiere una limpieza periódica, ya que la acumulación de polvo o niebla salina puede provocar fallas en el dispositivo. Los expertos deben visitar el sitio para solucionar problemas. Se requieren operaciones y mantenimiento frecuentes y prolongados, y una vez que ocurre una falla, las pérdidas incurridas pueden ser enormes.
Al eliminar componentes dañados, integrar funciones complejas y eliminar componentes y operaciones que requieren mantenimiento, el sistema fotovoltaico inteligente tiene una arquitectura general más simple. En general, la solución fotovoltaica inteligente facilita la construcción de la central al simplificar el diseño, acortar el tiempo de construcción y simplificar la relación de repuestos.
Informatización
La informatización se refiere a la detección inteligente de alta precisión en las cadenas de paneles solares, la transmisión de alta velocidad, alta confiabilidad y bajo costo de dichos datos, así como el almacenamiento y monitoreo de datos de alta confiabilidad en segundo plano.
Las soluciones tradicionales suelen tener una gran granularidad de datos, una baja precisión de detección y una baja fiabilidad de transmisión. Además, la supervisión de cadenas no está disponible para inversores centralizados o distribuidos, mientras que solo la detección de corriente está disponible para inversores centralizados.
La solución fotovoltaica inteligente admite la detección de cadenas de alta precisión. Las tecnologías avanzadas de comunicación por línea eléctrica (PLC) y comunicación inalámbrica 4G se utilizan para la transmisión y comunicación dentro de la matriz dentro de la central eléctrica. Se utilizan sensores de alta precisión para la detección de cadenas.
Utilizando un algoritmo de compensación diferencial de alta frecuencia y una calibración de fábrica de alta precisión, la precisión de detección alcanza el 0,5%. La solución fotovoltaica inteligente puede monitorear con precisión la información bidimensional del voltaje y la corriente de la cadena. Además, la solución fotovoltaica inteligente puede monitorear el estado de la cadena en tiempo real, generar automáticamente alarmas de anomalía y detectar fallas en la cadena.
El uso de la tecnología de comunicación inalámbrica 4G para la comunicación intracentral ofrece varias ventajas: en comparación con la función, la cobertura de una sola estación puede alcanzar los 80 kilómetros cuadrados, el retraso de transmisión es inferior a 50 ms y se admite una expansión del panel de control .
En lo que respecta a la ingeniería y la operación y mantenimiento, la fibra óptica y el abandono son innecesarios y, por lo tanto, la solución de problemas y el mantenimiento se vuelven simples. En cuanto a la gestión, Internet móvil, terminales fotovoltaicos inteligentes, drones y soporte experto remoto trabajan en colaboración para garantizar una operación y mantenimiento eficientes.
Inteligencia
La inteligencia implica el uso de análisis de big data para permitir la detección rápida de problemas y la elección de la solución de O&M adecuada. El aspecto de inteligencia de la solución fotovoltaica inteligente incluye tres vertientes principales:
- Extracción activa de componentes de baja eficiencia para lograr un mantenimiento preventivo : Esto permite optimizar de manera proactiva el estado operativo de las centrales eléctricas para los propietarios de plantas, especialmente aquellas con un gran número de plantas, teniendo en cuenta tanto el mantenimiento como la operación de las plantas.
Se realiza un análisis discreto de todas las cadenas y dispositivos para identificar anomalías para las que no se genera ninguna alarma. Por ejemplo, para una banda en caliente, es posible que el sistema no genere ninguna alarma, pero la eficiencia de esta cadena es menor que la de otras cadenas. Por tanto, es posible localizar esta cadena mediante análisis discreto.
Además, también es posible evaluar dispositivos realizando análisis comparativos y midiendo la eficiencia y las fallas de dispositivos a largo plazo. Los resultados de la evaluación se pueden utilizar como referencia para la selección de dispositivos y el diseño de soluciones en el futuro.
- Mantenimiento remoto – desatendido o por pocas personas : las plantas de energía no requieren personal en el sitio. El seguimiento y el análisis se llevan a cabo en la sede. Cuando ocurre una falla, el sistema envía alertas y sugerencias para su corrección al personal de servicio, quien puede manejar los problemas rápidamente siguiendo las instrucciones del sistema.
- Ubicación precisa de fallas, reducción de la tasa de errores de diagnóstico y mejor eficiencia de operación y mantenimiento : basado en la detección de nivel de cadena de alta precisión del controlador fotovoltaico inteligente, el sistema puede detectar fallas de manera oportuna. Al analizar las bases de datos, el sistema puede identificar con precisión un dispositivo defectuoso específico y proponer sugerencias de manejo basadas en mediciones preestablecidas y experiencia de O&M.
