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Soluciones en Generación Solar WEG

El inversor solar es uno de los componentes esenciales en los Sistemas de Generación Solar Fotovoltaica. Convierten la corriente continua que viene de los paneles solares en corriente alterna. La energía solar ha demostrado ser una fuente renovable de altísimo crecimiento en las últimas décadas, por lo que se están haciendo grandes inversiones a nivel mundial en estos sistemas. El objetivo de los desarrolladores de proyectos fotovoltaicos es lograr una reducción de los costos de inversión del sistema, al igual que conseguir que la eficiencia de los diversos componentes sea la máxima, para que el proyecto genere la mayor cantidad de energía posible y que a su vez sea viable a nivel económico a largo plazo. Esta optimización en costos y producción de energía se ve influenciada por diversas variables que deben ser cuidadosamente analizadas.

Durante muchos años la regla general fue “Las plantas de energía fotovoltaica muy grandes funcionan mejor con inversores centrales y las plantas de energía más pequeñas funcionan mejor con inversores descentralizados”. Este argumento no es necesariamente verdadero. Hoy en día, hay muchos proyectos fotovoltaicos a gran escala construidos con arquitecturas descentralizadas, que mantienen un muy buen rendimiento.

Por esta razón es importante contar con un panorama general de las características y beneficios de cada una de estas soluciones, teniendo en cuenta criterios como: tecnología, requisitos técnicos, facilidad en instalación, economía, LCOE (Level Cost of Energy), confiabilidad del sistema y costos de operación y mantenimiento.

1. SOLUCIONES CENTRALIZADAS: AMORTIZACIÓN RÁPIDA, CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO SIMPLE

En los proyectos fotovoltaicos de gran escala, los paneles solares serán instalados “sobre piso”, sobre estructuras fijas o Seguidores solares. Estos paneles se agrupan en matrices (conectados en serie y paralelo), que se conectan a cajas “String” que posteriormente se conectan a un Electrocentro o Centro de Transformación.

Fig. 1. Inversores centralizados WEG

Fig. 2. Diagrama unifilar electrocentro Solar con dos inversores centralizados + Transformador tridevanado + cajas combinadoras.

Estos Electrocentros son estaciones eléctricas que integran en un contenedor, uno o varios inversores centralizados (de tecnología de punta), las celdas de protección y seccionamiento, tableros auxiliares y el transformador elevador (LV/MV) para conexión a la red. Todos estos equipos están integrados de manera que permiten la conexión rápida y segura del sistema en DC, con la red de media tensión.

Fig.3. Disposición física de los equipos en un Electrocentro solar WEG.


Los Electrocentros WEG tienen diseño modular, que proporciona flexibilidad para atender los proyectos de Granjas solares. Montados sobre una plataforma única, integran los sistemas eléctricos y electrónicos. La integración y el comisionamiento de componentes en fábrica garantizan la seguridad y confiabilidad de la instalación.

La utilización de los Electrocentros en Proyectos a gran escala tiene varias ventajas como son:

• Es una solución “llave en mano”, muy compacta y modular que es completamente testeada en fábrica.
• Es un sistema que demanda menos conexiones, lo que se traduce en reducción en los errores en la instalación.
• Utiliza menos componentes que una solución descentralizada, lo que reduce el tiempo de montaje en el sitio del proyecto.
• Generalmente el uso de Electrocentros es una solución más económica y rentable, por su número limitado de componentes, garantizando un mejor ROI del Proyecto.
• Están construidos con equipamiento resistente a las condiciones climáticas más extremas.
• Su estructura metálica externa elimina la necesidad de grandes construcciones civiles.
• Cuentan con sistema de control de temperatura por ventilación forzada, sistemas de aire acondicionado y Sistemas de detección de incendios.
• Provee de flexibidad en las instalaciones al poderse re-ubicar sin adicionar costos.
• La puesta en marcha del sistema centralizado en muy rápida porque hay menos inversores en campo.
• Es una solución de costos de Operación y Mantenimiento reducidos.

WEG tiene en su portafolio de Generación de Energía una gama de Electrocentros solares desde 1 a 6MVA, en un contenedor de 40 pies: entrada de tensión de 1500Vdc para conexión a la red a 13,8KV o 34,5KV. IP55

2. SOLUCIONES DESCENTRALIZADAS: FLEXIBILIDAD DEL SISTEMA, INTEGRACIÓN INTELIGENTE ENTRE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA, REDUNDANCIA.

Los proyectos fotovoltaicos a gran escala, también se pueden beneficiar de las múltiples ventajas de utilizar inversores String.

• La ventaja de emplear este tipo de inversor más ampliamente reconocida es el factor de redundancia, ya que si un inversor dañado, solo unas pocas cadenas se verán afectadas en lugar de una submatriz completa. Adicionalmente, reemplazar un inversor tipo String es mucho más simple, ya que no requiere personal especializado y es viable contar con inversores de repuesto en el sitio, preparados para ser utilizados.
• Los precios de los inversores tipo String siguen la misma tendencia de los paneles fotovoltaicos: esto significa que su precio se va reduciendo a medida que avanzan en tecnología.
• En los sistemas Descentralizados, los inversores se instalan muy cerca de los paneles solares, lo que reduce la cantidad de cableado en DC, y en consecuencia reduce los altos costos en cable fotovoltaico.

Fig.4 sistema Fotovoltaico con inversores String


• Estos inversores integran en su interior protecciones tales como: protección anti-isla, protección contra sobrecargas, protección contra polaridad inversa, protección contra sobretensiones, lo que reduce la necesidad de utilizar cajas combinadoras o equipos de protección externos.
• Mayor rendimiento, gracias a sus numerosos puntos de máxima potencia “MPPTs” con los que cuentan actualmente los inversores.
• Los inversores string son equipos extremadamente livianos y compactos, y de fácil recambio. Esto los hace la solución ideal en proyectos a gran escala con limitación de espacio y que deban asegurar una alta disponibilidad de energía durante toda su vida útil.
• Este tipo de inversores tienen unas eficiencias muy altas, por lo cual contribuyen a reducir costo nivelado de energía (LCOE).
• La expansión del sistema fotovoltaico es muy simple.
• Los costos de transporte de los inversores son bajos gracias a su reducido tamaño.
• Alto nivel de disponibilidad de la planta, y el reemplazo rápido de los inversores cuando se requiere que los tiempos en que la planta este fuera servicio sean reducidos.
• Costos operativos más bajos que la solución con inversores centralizados.
• Montaje y desmontaje de equipos más simple.
• Las tareas de supervisión y monitoreo de la Granja solar es sencilla, dado la tecnología de avanzada en comunicaciones que incorporan. Las opciones de comunicación y monitoreo de estos inversores permiten al usuario contar con información permanente de los datos recolectados de la Estación meteorológica, de los parámetros eléctricos del sistema recolectados por el inversor, del estado del conjunto de paneles, del tipo de falla y localización que se presente en la planta, etc.; todo esto, a través de plataformas fácilmente accesibles desde PCs, tablets o teléfonos inteligentes.
• Gracias a su tecnología, se integran fácilmente con la nueva generación de módulos bifaciales, seguidores solares (trackers), dispositivos de medida y optimizadores.
• Este tipo de inversores incorporan algoritmos de redes inteligentes, aprendiendo de las condiciones estándar del sistema y facilitando el diagnóstico, la detección de problemas en la planta y localización de fallas.

WEG comercializa dentro de su portafolio de Generación solar, la gama de Inversores monofásicos y trifásicos tipo String.

Y como complemento a los inversores String, WEG fabrica en sus instalaciones en Colombia, los Centros de transformación para una correcta coordinación entre los componentes: Inversores + Transformadores + Celdas MT + Tableros BT + Sistema de supervisión y control + Subestación.

Fig.5 Portafolio WEG de Generación solar

Estos Centros de transformación se fabrican “a la medida” de los requerimientos del cliente. Cada una de estas soluciones integra aparamente eléctrica con envolventes para uso exterior: Tableros de baja tensión + Transformador de potencia + Celdas de media tensión + celdas de medida + tableros de baja tensión + sistema de comunicación. Adicionalmente, pueden integrar Sistemas de iluminación + Sistemas de apantallamiento y tierras + Sistema contra incendio + plataformas y escaleras + transformador para servicios auxiliares y demás equipamiento definido por el cliente.

WEG Colombia:
Para mayor información de las soluciones
presentadas, comunicarse con
la Ing. Claudia Clavijo, Responsable Proyectos Energía
Renovable en WEG Colombia Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.
Cel. 321 2823140

El variador de velocidad es un dispositivo electrónico utilizado para el arranque de motores eléctricos en el cual es posible ajustar la velocidad y par de operación de acuerdo a las condiciones del proceso.

La energía de la red eléctrica pasa a través del variador de velocidad y es regulada antes de que esta llegue al motor para luego ajustar la frecuencia, tensión y corriente en función de los requerimientos y demanda del proceso donde está operando el motor.

El variador de velocidad tiene múltiples beneficios y es quizá la mejor solución para el arranque, parada, protección y automatización de procesos en donde se involucran motores eléctricos.

Entre estos beneficios se destacan algunos como el arranque suave, parada suave, eliminación del pico de corriente producido en el arranque directo de un motor, la eliminación del estrés mecánico producido en el motor y en todo el sistema mecánico acoplado al eje del mismo, la corrección del factor de potencia del motor, el control de par, el control de velocidad, algunas funciones propias de un controlador como por ejemplo reguladores PID y la posibilidad de utilizar el variador como un PLC, centralizando el proceso desde este mismo a través de sus entradas y salidas digitales, analógicas y variedad de protocolos de comunicación industrial.

WEG ofrece soluciones completas para lograr ahorro de energía en cualquier industria, siendo fabricantes de Variadores de Velocidad, Arrancadores Suaves, Motores Eléctricos, Tableros Eléctricos.

El variador de velocidad protege al motor de diversas condiciones anormales que pueden afectar a la máquina eléctrica y al proceso, como por ejemplo sobrecarga, sobrecorriente, cortocircuito, temperatura baja o alta en los devanados internos del motor, baja tensión de entrada, alta tensión de entrada, entre otros.

Figura 2. Solución WEG para Ahorro de Energía
Motor W22 + Variador de Velocidad CFW11

El 70% de toda la energía generada en el mundo es consumida por motores eléctricos y migrando a motores de alta eficiencia operados con variadores de velocidad se puede ahorrar entre un 20% y 70% de su consumo actual.

Al comparar el arranque con variador de velocidad con un arranque directo podemos decir que el pico de corriente de arranque de un motor depende netamente de la aplicación, es decir, el sistema mecánico que está acoplado al eje del motor y la curva de par-velocidad de esta aplicación; en un arranque directo el pico de corriente de arranque puede variar entre 4 a 8 veces la corriente nominal del motor de acuerdo a los datos de placa del mismo. En cambio, al arrancar este mismo motor con un variador de velocidad el pico de corriente puede variar entre 1 a 2 veces la corriente nominal ya mencionada.

Adicional a esto, contribuye a alargar la vida útil y reducir los costos de mantenimiento del sistema, por ejemplo, al hacer el arranque y parada de un motor acoplado a una bomba centrífuga, automáticamente eliminamos el efecto conocido como golpe de ariete producido en el sistema hidráulico y que tiene un gran impacto positivo sobre la aplicación. Es importante mencionar que el ahorro de energía y la programación del variador dependen en gran parte de la curva de par-velocidad de la aplicación; en la industria existen gran cantidad de aplicaciones y por ende diferentes tipos de curvas de par; para hacer esto más claro mencionaremos 2 ejemplos de estas:

Ejemplo 1 (figura 3): En una aplicación de un molino la curva de par-velocidad es constante, esto quiere decir que, sin importar la velocidad del motor, el par requerido es constante y el consumo de corriente también será constante y cercano al nominal. En aplicaciones de este tipo, el ahorro energético será menor en comparación a otros tipos de carga.

Figura 3. Curva de par constante

Ejemplo 2 (figura 4): En una aplicación de una bomba centrífuga la curva de par es variable, esto quiere decir que, la carga, el par y el consumo de corriente varían con la velocidad del motor y al reducir la velocidad de este también reduciremos el par y a su vez el consumo de corriente, lo cual será de un alto impacto positivo para lograr un ahorro de energía significativo.

Figura 4. Curva de par variable

En la industria cerca del 75 % de las aplicaciones tienen un comportamiento de par-velocidad variable similar al mencionado en el ejemplo 2 en dónde es posible implementar variadores de velocidad para mejorar la eficiencia energética y el proceso en general.
En los ejemplos anteriormente mencionados se puede sumar el ahorro de los picos de corriente de arranques, paradas, la mejora del factor de potencia del motor y la alta eficiencia del variador de velocidad.

Algunos ejemplos muy comunes de este tipo de aplicaciones son las bombas centrifugas, los ventiladores, algunos compresores, generadores eólicos, aires acondicionados, entre otros.

El variador de velocidad tiene diversas características destacables, entre ellas:

› Es útil y configurable para cualquier tipo de aplicación
› Curvas de par-velocidad.
› Contribuye al 100 % de las aplicaciones industriales de manera positiva y con múltiples beneficios.

Soluciones de alto rendimiento y eficiencia energética: los Variadores de Velocidad WEG de las líneas CFW100, CFW300, CFW500 y CFW11 y los Arrancadores Suaves WEG de las líneas SSW05, SSW06, SSW07, SSW08 y SSW900 fabricados en Brasil en la planta de Jaraguá do Sul utilizan tecnología de punta para el arranque y control de motores eléctricos de inducción trifásicos.

Con un diseño moderno y de fácil instalación, pueden ser utilizados en los más diversos sectores industriales, así como en variados tipos de proyectos contribuyendo al ahorro de energía y preservación del medio ambiente.

Por: WEG Colombia S.A.S.:
Para mayor información:
Álvaro Steven Cortés
Ingeniero de Soporte – Línea Drives
WEG Colombia S.A.S
Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.
www.weg.net/co

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