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El corte de suministro eléctrico ocurrido en la Península Ibérica el pasado 28 de Abril ha generado numerosos debates sobre por qué las instalaciones fotovoltaicas de autoconsumo no pudieron abastecer de energía a hogares y negocios durante la interrupción.
Este artículo busca arrojar un poco más de luz sobre el tema (nunca mejor dicho) y explorar alternativas de respaldo energético que no requieren necesariamente una instalación fotovoltaica previa. Todo lo que se vamos a explicar a continuación está orientado al ámbito doméstico y al pequeño sector industrial.
Un sistema de respaldo permite almacenar energía en baterías para utilizarla en caso de interrupción del suministro eléctrico. Aunque en el pasado era común el uso de baterías de plomo, hoy en día la mayoría de los sistemas de almacenamiento energético se basan en la tecnología de iones de litio.
Es fundamental dimensionar estos sistemas según los consumos que deben mantenerse de forma autónoma durante un período determinado. En este proceso, es crucial identificar los consumos críticos, aquellos que bajo ninguna circunstancia pueden quedar sin suministro.
El diseño no solo debe considerar la energía acumulada que se pretende utilizar, sino también la potencia máxima instantánea requerida por los dispositivos. Muchos equipos generan picos de demanda elevados en su arranque antes de estabilizar su consumo en régimen permanente, por lo que este factor debe ser tenido en cuenta para garantizar un sistema eficiente y fiable
Sin entrar en demasiados detalles —tema que abordaremos en otro artículo—, existen varios factores que afectan el rendimiento y la vida útil de una batería de litio. A continuación, comentaremos aquellos aspectos sobre los que podemos actuar para favorecer un mejor uso.
Las altas temperaturas acortan la vida útil de las baterías y aumentan el riesgo de sobrecalentamiento. Por el contrario, las temperaturas muy bajas elevan la resistencia interna, reduciendo su capacidad de carga.
Otro factor clave es la profundidad de descarga. Cuanto más profunda sea, mayor será el desgaste de la batería y, por tanto, más corta su vida útil. Por ello, la mayoría de los fabricantes de baterías de litio establecen como referencia en sus garantías una carga completa (100%) y una descarga mínima del 10%.
También influye la velocidad de carga y descarga. No es lo mismo cargar o descargar una batería de 10 kWh en una hora (a 10 kW) que hacerlo de forma gradual. En general, los fabricantes limitan esta velocidad a 0,5C, es decir, permiten cargar o descargar a una potencia máxima equivalente a la mitad de su capacidad. En una batería de 10 kWh, por ejemplo, el BMS (Battery Management System) suele limitar la potencia a 5 kW, lo que implica un tiempo mínimo de dos horas para cargar o descargar completamente.
Cuando no se dispone de un BMS, es fundamental configurar el cargador de acuerdo con las especificaciones del fabricante, para respetar las velocidades de carga y descarga recomendadas y así preservar la integridad de la batería.
Si buscamos una solución de almacenamiento limitada para utilizarla en caso de cortes de suministro eléctrico, basta con disponer de un sistema de respaldo que se cargue desde la red eléctrica y garantizar que su capacidad de acumulación se mantiene dentro del rango para el cual fue diseñado.
En el mercado existen diversas opciones, comúnmente conocidas como sistemas retrofit, que se combinan con un banco de baterías. Estos equipos incluyen un cargador de baterías, cuya función es transformar la corriente alterna en corriente continua y gestionar la carga y descarga de la batería. Algunos modelos se presentan en formato compacto e incluso portátil, lo que permite trasladar el sistema de respaldo a diferentes ubicaciones según la necesidad.
Estos dispositivos cuentan con un puerto de carga, que se conecta a la red eléctrica, y uno o varios puertos de descarga. Es fundamental seguir las instrucciones del fabricante, ya que los puertos no suelen ser intercambiables y una conexión incorrecta podría dañar el equipo.
Además, muchos de estos sistemas incorporan funciones de carga inteligente, que permiten programar la recarga en horarios donde la electricidad es más económica, optimizando así el consumo energético.
Como ejemplo de un sistema de respaldo portátil con 2,5 kWh de capacidad y una potencia nominal de 3 kW podría ofrecer la siguiente autonomía:
Si buscamos aumentar la autonomía de nuestro sistema sin sobredimensionar en exceso la capacidad de almacenamiento, debemos apoyarnos en fuentes de energía alternativa, como la energía solar fotovoltaica, que será el foco de este artículo.
Pongamos como ejemplo el escenario vivido el pasado 28 de abril. Supongamos que nuestros consumos críticos ascienden a 5 kWh en un período de 8 horas, y que partimos de una batería completamente cargada (100%). Ante un corte de suministro, las cargas críticas se alimentarían directamente de la energía generada por la instalación solar, mientras haya producción suficiente. Una vez la radiación solar disminuya, el sistema comenzaría a utilizar la energía almacenada en la batería para cubrir los consumos nocturnos. Al día siguiente, con la reaparición del sol, se retomaría la producción para abastecer los consumos y recargar la batería.
Es importante destacar que cualquier sistema de autonomía energética debe diseñarse con base en un análisis detallado de los consumos y considerando las condiciones climatológicas del lugar. Cuanto más conservador sea el enfoque —es decir, mayor seguridad de suministro queramos garantizar—, mayor deberá ser tanto la cantidad de paneles solares como la capacidad de almacenamiento instalada.
El reciente apagón generó muchas dudas entre usuarios de sistemas de autoconsumo, incluso entre quienes ya cuentan con instalaciones solares, con o sin baterías.
Lo primero que debemos tener claro es que, para disponer de energía solar, es imprescindible contar con un campo fotovoltaico, es decir, paneles solares capaces de captar la radiación solar y transformarla en electricidad.
A continuación, es necesario disponer de un inversor, que se encarga de convertir la corriente continua generada por los paneles en corriente alterna, apta para ser utilizada en la red eléctrica de nuestro hogar o negocio.
El 95 % de las instalaciones fotovoltaicas de autoconsumo utilizan inversores de conexión a red. Esto significa que el inversor está diseñado para operar sincronizado con la red eléctrica convencional, es decir, con la red de distribución a la que está vinculado nuestro contrato de suministro. No basta con simplemente conectarlo: el inversor necesita una red eléctrica activa y estable para poder arrancar. Si dicha red no está disponible o presenta parámetros fuera de los márgenes permitidos (como tensión o frecuencia inadecuadas), el inversor se desconecta automáticamente y deja de generar energía.
Una forma sencilla de entender este funcionamiento es imaginar una bicicleta con dos platos conectados en serie. El primer plato, vinculado a la rueda, representa la red eléctrica. El segundo plato, que se mueve gracias a un segundo ciclista, simboliza nuestro inversor. Mientras el primer plato (la red) esté en movimiento, el segundo puede aportar energía adicional. Pero si el primero se detiene, el segundo, por mucho que pedalee, no podrá hacer girar la rueda por sí solo.
Este comportamiento no es arbitrario, sino una exigencia técnica y de seguridad impuesta por los operadores de red. Su propósito es proteger al personal que realiza tareas de mantenimiento en las líneas eléctricas exteriores, y también preservar la estabilidad del sistema eléctrico. Cabe destacar que el equilibrio entre generación y consumo debe mantenerse en tiempo real: si un centro de transformación recibe más energía de la que se consume localmente, el sistema responde desconectando las fuentes de generación que estén aportando ese excedente, como los inversores fotovoltaicos.
Para poder alimentar los consumos de una vivienda o negocio durante una interrupción del suministro, el inversor debe estar preparado para funcionar en modo isla. Este modo de operación solo está permitido cuando se garantiza que la instalación está físicamente desconectada de la red de distribución, evitando así cualquier riesgo para el personal técnico o para el sistema eléctrico general.
Si queremos que nuestra instalación de autoconsumo disponga de esta funcionalidad, es fundamental contar con un profesional que conozca en profundidad la tecnología. Actualmente, la mayoría de los inversores denominados híbridos pueden operar en modo isla, aunque más adelante veremos que el término «híbrido» tiene otro significado específico.
Los dispositivos que pueden trabajar en modo isla, se presentan en el mercado en dos formatos principales:
Inversores con dos puertos de salida diferenciados:
Inversores con un único puerto que conmuta de modo ON-GRID a modo OFF-GRID (isla)
En estos casos, el equipo debe recibir una señal de un dispositivo externo, para ponerse a trabajar en modo isla. El comportamiento interno del inversor en uno y otro modo son totalmente diferentes. En modo ON-GRID ya comentamos que el inversor se sincroniza con una Red Existente. En modo Off_grid, el inversor genera su propia Red
Normalmente si no tiene salida EPS tampoco es compatible con el uso de baterías, y en este caso las opciones son:
Desde luego que no. Tal y como comentamos anteriormente, nuestra red eléctrica interior no puede trabajar simultáneamente en modo aislado y en modo ON-GRID.
Debe existir un dispositivo externo de conmutación y realizar unos trabajos pequeños de manipulación del cuadro eléctrico. Este sistema se encarga de dar paso a las cargas de la vivienda, o bien a la Red de distribución o al puerto EPS de nuestro inversor, pero sólo a uno de ellos.
El dispositivo de conmutación puede ser manual o automático
Cuando nuestro inversor dispone sólo de un solo puerto de salida que trabaja en modo GRID o modo isla, el sistema de conmutación debe además establecer una comunicación con el inversor, y darle la orden de trabajar en modo isla, de lo contrario el inversor se desconectará, pero no empezará a funcionar en Modo OFF-GRID.
Esta ha sido la gran confusión de los usuarios que disponían que un inversor fotovoltaico, incluso preparado para funcionar en modo isla.
Pues evidentemente no, o no del todo. Aunque hay inversores que pueden trabajar en modo isla sin disponibilidad de baterías, esto no tiene mucho sentido, porque estaríamos supeditados a la energía instantánea que produzcan nuestros paneles solares. Para poder tener continuidad en nuestros consumos, necesitamos añadir un sistema de almacenamiento. Tal y como introducíamos anteriormente, podemos resumirlo en dos tecnologías:
El inversor puede ser compatible con baterías de alto voltaje o de bajo voltaje. En función del modelo, tendremos que elegir un tipo de batería u otro. Hay que recalcar que cada fabricante de inversores híbridos tiene una matriz de compatibilidad de baterías con las que puede trabajar. Esta compatibilidad viene sobre todo marcada, por el protocolo de comunicaciones anteriormente citado.
Se trata de un cargador de batería de alto o bajo voltaje, que tiene una salida EPS o Back-Up bidireccional y que además permite el acoplamiento en AC de in invesor de Red existente.
¿Qué significa todo esto? Pues en primer lugar, que el puerto EPS es capaz de generar una corriente de salida hacia las cargas (trabaja en modo isla), y a la vez permite una corriente en sentido contrario, proveniente del inversor de Conexión a Red. En este caso el cargador es el que genera la Red y el Inversor de Red se sincroniza con esta del mismo modo que lo hacía con la Red de Distribución. La bidireccionalidad permite que la corriente que genera el Inversor de Red, se use para cargar las baterías, y a la vez se puedan alimentar las cargas con la descarga de la batería.
En ocasiones hay fabricantes que presentan este producto con dos puertos físicos diferenciados, uno el puerto EPS y otro (a veces llamado GEN, porque se puede usar también para conectar un generador externo) al que se acopla el inversor de RED.
La principal característica de cualquier de estas modalidades, es que tienen el control sobre el inversor de Conexión a Red, para desconectarlo en el momento que las baterías estén cargadas al 100% y evitar así una sobrecarga de las mismas.
A veces incluso tienen la funcionalidad de realizar un control dinámico de potencia sobre el inversor de Conexión a Red, regulando la potencia de dicho inversor, a merced del estado de carga de la batería. Estos mecanismos están basados en una variación de frecuencia de la Red generada siempre que el inversor de RED permita ser configurado en modo Regulación dinámica de Potencia.
¿Qué necesito para poder disponer de una instalación solar fotovoltaica con backup en caso de apagones?
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