Resumen de Analisis orientado a la estimacion de la eficiencia energetica de los sistemas fotovoltaicos conectados a red basados en configuraciones dinamicas
Este trabajo ha abordado el análisis y diseño de sistemas fotovoltaicos conectados a red reconfigurables del tipo EAR (Electrical Array Reconfiguration), MIX® y team® estimándose comparativamente, mediante simulación numérica, su eficiencia energética respecto a los sistemas de configuración estática con arquitecturas orientadas a planta (PO), a módulo (MO) o integradas en módulo (MI). Para ello, el trabajo se ha centrado en analizar las causas de las pérdidas de potencia en sistemas con configuración estática ligadas tanto al generador fotovoltaico como a las variaciones de potencia disponible y como reducirlas mediante el diseño de sistemas reconfigurables.
Por una parte, se ha constatado que las pérdidas de potencia en el generador fotovoltaico se producen al asociar módulos con distintas características eléctricas, siendo la dispersión de valores de irradiancia sobre los módulos debida al sombreado la causa más importante de dichas pérdidas. Los análisis realizados han mostrado que una estrategia basada en la inclusión de un sistema de reconfiguración EAR del generador fotovoltaico basado en una matriz de conmutación controlable que permite modificar las interconexiones entre los módulos disponibles dependiendo de sus condiciones de operación, incrementa la eficiencia energética de este tipo de sistemas respecto a los sistemas con configuración MO y PO. El análisis de los sistemas EAR ha permitido asimismo establecer un conjunto de criterios para el diseño de sus generadores fotovoltaicos, de la matriz de conmutación necesaria y de los algoritmos a utilizar para el control de esta última. Finalmente, el diseño y construcción de un sistema EAR de baja potencia de acuerdo con los criterios obtenidos, y su posterior monitorización, ha permitido corroborar que la eficiencia energética en los sistemas EAR es mayor si se compara en las mismas condiciones de operación con la de sistemas equivalentes basados en la configuración estática orientada a planta PO, resultando similar a la máxima eficiencia que puede obtenerse con sistemas equivalentes con configuración integrada en módulo (MI).
Por otra parte, las pérdidas de potencia por variaciones de la potencia disponible están relacionadas con la dependencia que presentan en el rendimiento del proceso de conversión los equipos procesadores de potencia, con las condiciones de carga a que se encuentran sometidos. Los análisis realizados en esta línea se han encaminado en primer lugar en determinar la relación entre la potencia nominal del generador fotovoltaico y la potencia máxima del procesador de potencia (relación conocida como factor de escalado, FE), en sistemas con configuración estática del tipo PO que maximice su eficiencia energética. A este respecto se ha establecido que el FE óptimo puede ser mayor o menor que la unidad, lo que indica que, dependiendo de la instalación analizada, se deba sobredimensionar la potencia máxima del sistema procesador de potencia respecto a la potencia nominal del generador fotovoltaico, en contra de la práctica común consistente en el subdimensionado de la potencia máxima del procesador de potencia. En segundo lugar se han analizado las arquitecturas MIX y team que permiten variar el FE bien variando el número de procesadores de potencia bien la potencia del generador fotovoltaico conectado al procesador. Este análisis ha permitido evaluar las condiciones en que estos sistemas presentan una mayor eficiencia energética que los sistemas basados en configuraciones PO y, en consecuencia, un conjunto de criterios para su diseño y control. Tras el diseño y construcción de un sistema team de baja potencia, y su posterior ensayo, se ha podido concluir que los sistemas team presentan una eficiencia energética superior que sus equivalentes basados en la configuración estática PO, si se evalúan durante periodos de tiempo correspondientes a una baja insolación, y que requieran un reducido número de cambios de configuración.
