Sistema de almacenamiento de energía fotovoltaica acoplado a CA frente a acoplado a CC: ¿Cómo elegir el más adecuado para una planta de energía solar?

A medida que la rentabilidad de los proyectos depende cada vez más del aprovechamiento energético —almacenando la energía solar generada durante el día para consumirla en las horas punta de la tarde—, añadir sistemas de almacenamiento de energía en baterías ya no es opcional.

Otro desafío práctico para muchos proyectos solares es la limitada capacidad de conexión a la red. Al modernizar las instalaciones fotovoltaicas existentes, los desarrolladores esperan que los paneles solares y el almacenamiento en baterías puedan compartir la capacidad de acceso a la red para maximizar la utilización de la infraestructura existente.

En tales circunstancias, surge una decisión de diseño crucial: ¿debería construirse una estación de almacenamiento de energía solar acoplada a corriente alterna o a corriente continua?

1. ¿Qué son las soluciones de almacenamiento solar acopladas a CA y a CC?

La principal diferencia entre los sistemas acoplados a corriente alterna (CA) y los acoplados a corriente continua (CC) radica en el punto donde convergen la energía solar y la energía de la batería dentro del sistema.

1.1 Almacenamiento de energía solar acoplado a CA

La solución acoplada en CA ha sido durante mucho tiempo la opción principal para aplicaciones a gran escala. centrales solares terrestresEn un sistema acoplado a CA, los paneles solares y el almacenamiento de baterías funcionan como dos sistemas independientes. Los paneles solares se conectan a inversores solares conectados a la red para convertir la corriente continua (CC) en corriente alterna (CA). Mientras tanto, las baterías de almacenamiento de energía se conectan a un sistema independiente. Sistema de conversión de energía (PCS)Las dos ramas de energía independientes convergen en el lado de corriente alterna antes de compartir una conexión a la red común.

El almacenamiento de energía puede programarse como un activo independiente, lo que aporta una gran flexibilidad a las centrales eléctricas complejas con múltiples fuentes de alimentación y a los proyectos de modernización de parques solares existentes.

1.2 Almacenamiento de energía solar acoplado a CC

En las soluciones de acoplamiento de CC, los paneles solares y las baterías de litio se conectan en el lado de CC. La energía solar de CC fluye hacia un inversor híbrido, que gestiona tanto la entrada solar como la carga y descarga de la batería. Un único inversor se encarga de la conversión de CC a CA tanto para los paneles fotovoltaicos como para las baterías antes de exportar la energía a la red.

No hay un PCS independiente separado para el banco de baterías, lo que crea un diseño de sistema más compacto, lo que hace que las configuraciones acopladas en CC sean populares para uso residencial. Sistemas comerciales de almacenamiento fotovoltaico en azoteas.

2. Principales ventajas y limitaciones de dos configuraciones de almacenamiento

2.1 Sistema acoplado en CA: Ventajas e inconvenientes

Ventajas

1) Ideal para modernizar estaciones solares existentes. No se requiere ninguna modificación en los inversores solares originales; solo se añaden gabinetes de baterías y PCS independientes.

2) Alta flexibilidad operativa. El sistema de almacenamiento de energía puede funcionar sin el conjunto fotovoltaico, lo que permite la reducción de picos de demanda en la red, el suministro de energía de respaldo y la regulación de frecuencia de forma independiente.

3) Fácil ampliación de capacidad. La capacidad solar y la capacidad de almacenamiento de la batería se pueden ampliar por separado sin que interfieran entre sí.

Desventajas

1) Pérdidas adicionales en la conversión de energía. La energía pasará por dos ciclos de conversión CA/CC durante la carga y la descarga, lo que resultará en una eficiencia de ida y vuelta ligeramente menor.

2) Mayor inversión inicial para sistemas de gran capacidad, que requieren equipos PCS separados para el sistema de baterías.

2.2 Almacenamiento fotovoltaico acoplado en CC: Ventajas e inconvenientes

Ventajas

1) Mayor eficiencia energética. La energía solar de CC puede cargar directamente las baterías, evitando las pérdidas redundantes de conversión de CA a CC.

2) Estructura del sistema simplificada. Solo se utilizan inversores híbridos, lo que reduce la cantidad de equipos eléctricos y ahorra espacio, resultando especialmente ideal para áreas limitadas en azoteas.

3) Menor coste de equipamiento para nuevos proyectos de almacenamiento de energía solar de pequeña a mediana escala.

Desventajas

1) No es adecuado para la mayoría de las modernizaciones de plantas solares existentes. Normalmente, es necesario reemplazar los inversores solares estándar originales por inversores híbridos.

2) Flexibilidad de expansión restringida. La escala del conjunto fotovoltaico y la capacidad de la batería están limitadas por la potencia nominal de los inversores híbridos.

3. Cómo elegir entre almacenamiento de energía fotovoltaica acoplado a CA y acoplado a CC

Tras comprender sus características, podrá seleccionar la arquitectura adecuada según el tipo de proyecto.

3.1 Elija una solución acoplada a CA si cumple alguna condición.

--Usted planea agregar almacenamiento de energía a una central de energía solar existente que ya está en funcionamiento;

--El proyecto requiere una programación flexible e independiente del almacenamiento de baterías para servicios auxiliares de la red eléctrica;

--Estás desarrollando granjas solares terrestres a gran escala, medianas y centrales eléctricas comerciales de alta tensión;

--Se prevé ampliar la capacidad de energía solar o la capacidad de almacenamiento de baterías en diferentes etapas en el futuro.

3.2 Elija una solución de acoplamiento de CC si cumple alguna condición.

--Se trata de un proyecto totalmente nuevo de energía solar fotovoltaica en tejados con sistema de almacenamiento, destinado a viviendas, pequeñas fábricas y edificios comerciales;

--Maximizar la eficiencia en el uso de la energía es su máxima prioridad;

--El espacio de instalación es limitado y se busca minimizar la cantidad de dispositivos eléctricos en el lugar;

--Su proyecto no requiere un funcionamiento frecuente, independiente y fuera de la red eléctrica o en una red auxiliar del sistema de baterías.

4. Resumen

No existe una solución universalmente superior entre los sistemas de almacenamiento de energía solar acoplados a corriente alterna (CA) y los acoplados a corriente continua (CC). El diseño óptimo depende completamente de si se trata de una construcción nueva o una reforma, la envergadura del proyecto, el espacio disponible en el terreno y los objetivos de funcionamiento a largo plazo.

Para las instalaciones solares existentes que se enfrentan a recortes de suministro eléctrico, el almacenamiento acoplado a corriente alterna sigue siendo la opción de actualización más práctica y flexible.

Para proyectos de almacenamiento fotovoltaico en azoteas de nueva construcción, tanto pequeños como medianos, un sistema acoplado en CC bien diseñado puede ofrecer una mayor eficiencia energética y una mejor relación coste-beneficio.

Si aún no está seguro de qué configuración se ajusta a su planta de energía solar, bienvenido a contactarnos Nuestro equipo de ingenieros profesionales puede proporcionar soluciones técnicas personalizadas de almacenamiento solar acoplado CA/CC de acuerdo con las condiciones de su emplazamiento.

Preguntas y respuestas

1. ¿Puedo combinar sistemas de almacenamiento acoplados a CA y a CC en la misma instalación fotovoltaica?

Esto rara vez se recomienda para proyectos estándar. Las topologías mixtas introducen una lógica de gestión energética compleja en su sistema de gestión de energía y aumentan los riesgos de coordinación del control.

Si planea una expansión por fases, como agregar almacenamiento a un sistema de techo acoplado a CC existente en una etapa posterior, un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) acoplado a CA independiente suele ser la opción que requiere mayor mantenimiento.

La mayoría de los desarrolladores de servicios públicos y comerciales se ciñen a una topología unificada para simplificar la operación y el mantenimiento.

2: ¿Qué topología ofrece una mayor eficiencia en la operación real?

En escenarios ideales de autoconsumo para plantas de nueva construcción instaladas en azoteas, las configuraciones acopladas en CC generalmente logran una mayor eficiencia al eliminar una ronda de conversión de CA a CC.

Sin embargo, los sistemas de almacenamiento de energía en baterías acoplados a corriente alterna sufren una menor penalización en la eficiencia si el sistema de almacenamiento funciona con frecuencia sin generación fotovoltaica.

Los perfiles de carga y los modos de funcionamiento del emplazamiento, más que la topología por sí sola, son los factores decisivos.

3. ¿Es más caro operar a largo plazo un sistema acoplado a CA que uno acoplado a CC?

En las nuevas instalaciones solares con almacenamiento en baterías, la arquitectura acoplada en CC reduce las pérdidas de conversión y genera mayores ahorros de energía a largo plazo.

Para la modernización de plantas fotovoltaicas operativas existentes, el cambio a la tecnología de acoplamiento de CC requiere la sustitución de todos los inversores solares originales. El elevado coste inicial de este cambio suele ser mayor que las mejoras de eficiencia que se obtienen a lo largo de los años.

En este escenario, una solución acoplada a CA bien diseñada ofrece mejores resultados económicos generales a lo largo del ciclo de vida del proyecto.