Los nuevos seguidores solares, su batería, Filomena y el frío extremo

En Enero de 2021 la borrasca Filomena dejó en España una copiosa nevada seguida, posteriormente, de unas temperaturas gélidas, algo no recordado en el país desde hacía muchas décadas.

En el presente artículo se pretende explicar lo que el equipo de Quinto Armónico registró y estudió en varias instalaciones solares fotovoltaicas que cuentan con los nuevos seguidores solares a un eje que usan el sistema self-powered de varios fabricantes, en cuanto a la carga de las baterías.

¿QUÉ ES UN SISTEMA SELF-POWERED?

La actual generación de seguidores solares, con el fin de ahorrar en costes de instalación, integran un sistema de autoalimentación y comunicaciones inalámbricas, de modo que se evita el tendido de conductores de alimentación eléctrica y de comunicaciones. Esto no sólo reduce el coste de la inversión, si no que, también, reduce el impacto de la instalación sobre el terreno. Hay que recordar que al final de la vida util de la instalación existe la obligación de devolver el terreno a su estado original. Memento mori.

El sistema consiste en un pequeño módulo solar - independiente de las del parque generador, al menos en estas versiones de seguidores - conectada a una caja llamada TCU en la que se integra la electrónica de control y de carga, además de una batería. Esta TCU está conectada inalámbricamente por una red mayada de tecnología Zigbee con el resto de TCU, con las RSU y con la NCU. No se va a entrar a explicar cómo funcionan las comunicaciones, aunque son comunes a la mayoría de fabricantes.

La TCU, además, alimenta el motor que mueve los seguidores. Éste acciona una reductora que mueve el eje. En las modalidades bihilera, además, una palanca, anclada solidariamente al eje, mueve un segundo seguidor.

Resumen rápido del self-power system: Módulo solar que capta energía del sol y entrega a la TCU que carga una batería y, a través de ésta se alimenta un motor que mueve el seguidor.

Unas fotos de este sistema (hay muy pocas diferencias entre unos y otros):

LA BATERÍA Y SU TECNOLOGÍA

Las baterías que utilizan son de tecnología de iones de litio, la misma que la de un teléfono móvil actual. Son baterías que funcionan a unos 25V y tienen capacidad para unos 3Ah.

La cuestión es que la tecnología de iones de litio tiene un serio problema con las temperaturas extremas. Que se lo digan a los fabricantes y usuarios de vehículos eléctricos. Hay numerosas publicaciones al respecto, una muestra aquí: [ 1] [ 2].

¿QUÉ PASÓ EN INVIERNO?

Con la borrasca Filomena se registraron en España una temperaturas extremas, también en Castilla y León, dónde Quinto Armónico controla varias instalaciones con seguidores de tipo de distintos fabricantes. Se registraron temperaturas más gélidas de -10ºC en algunas de las localizaciones.

Lo más significativo fue que, a medida que las temperaturas descendía, la batería se agotaba. Como puede apreciar en la siguiente gráfica extraída de MVScada las curvas (temperatura y capacidad de carga) tienen la misma pendiente drásticamente descendente y la carga pasó del 80% al 20% a medida que bajaba la temperatura y no por los movimientos del seguidor que permaneció estático. Con una carga tan baja el seguimiento quedó inutilizado ya que el sistema impide agotar la batería para su conservación y por seguridad de la máquina en caso de vientos. Al recuperarse las temperaturas también lo hicieron las baterías:

En otras instalaciones también sucedió este mismo efecto, aunque lamentablemente no se cuentan con registros de temperatura en la ubicación, pero es muy significativo:

COMENTARIOS FINALES Y CONCLUSIÓN

Como se ha indicado anteriormente los sistemas self-powered aportan una mejora en la optimización de la inversión y en la reducción del impacto sobre el terreno en que se instalan. Son positivos. Todos los actores en el sector de la fotovoltaica debemos seguir trabajando en mejorarlos.

La tecnología de iones de litio para el almacenamiento de energía es, a día de hoy, la mejor opción, aunque tenga carencias. Principalmente asociadas a su degradación y vida útil. La exposición a temperaturas extremas no ayuda. Es vital que se haga un estudio completo de los factores externos que pueden afectar a estos sistemas considerando las peculiaridades climáticas de la localización exacta en que se van a implantar.

Así que, volviendo al primer párrafo de esta conclusión, para mejorar la solución de estos sistemas, se han de integrar elementos que protejan la batería de la exposición a las temperaturas extremas, ya sea mediante resistencias de caldeo (en las cabinas de Alta y Media Tensión se utilizan desde años), mediante mejora de la envolvente de la TCU, ... La solución ha de ser definida por los fabricantes, pero los usuarios debemos ser proactivos y mostrar los puntos donde mejorar y aportar, también, ideas.

Espero que ningún fabricante se haya sentido ofendido por este artículo.

QUINTO ARMÓNICO En Quinto Armónico somos expertos en este tipo de instalaciones. Si desea consultarnos sobre su proyecto, estaremos encantados de ayudarle. Puede localizarnos en: https://quintoarmonico.es/contacto/

Este artículo fue redactado y publicado por Marcos Valles el 17 de Febrero de 2021.