Espacios más segmentados donde se instalan centros de control más inteligentes para las operaciones del día a día son las principales características que se presentan en las salas y cabinas eléctricas dentro de las plantas solares en Chile, instalaciones que vienen aumentando en el sistema eléctrico, de la mano de la mayor capacidad instalada en energía solar fotovoltaica que, a diciembre pasado, llegó a 1.781 MW en operaciones, mientras que otros 314 MW están en periodo de prueba, de acuerdo al Reporte de ERNC de la Comisión Nacional de Energía (CNE).

Según explican los especialistas del sector a Revista ELECTRICIDAD los equipos instalados en parques solares tienen funciones más flexibles respecto a los controles eléctricos y térmicos que se hacen en plantas de carbón o GNL, cuyos tiempos de respuesta también son más rápidos.

Equipamiento
Rodrigo Palma, director del Centro de Investigaciones de Energía Solar (Serc Chile) señala que las salas eléctricas en una planta solar incorporan equipos como los sistemas de control Scada, protecciones eléctricas y los paneles de control encargados de gestionar toda la energía generada en la planta solar para inyectarla a la red de transmisión.

El académico explica que en este tipo de centrales también están las cabinas eléctricas, donde están instalados los inversores que transforman la corriente continua, proveniente de los paneles fotovoltaicos, en corriente alterna, la que pasa por transformadores de distribución encargados de enviar la potencia hasta la subestación eléctrica, donde se eleva la tensión de 23 a 220 kV.

“El diseño de una planta solar se realiza a través de grupos de paneles que tienen instalados containers que acumulan capacidad instalada, como de 1 MW por ejemplo, donde se instala el cableado que viene de los módulos fotovoltaicos, cuya energía entra a los inversores, que son instalados de forma escalada en la planta”, explica Palma.

Este proceso –agrega el especialista– se puede efectuar en un container o cabina compacta, “donde la salida del inversor se produce en baja tensión para después conectarse a un transformador que reconecta con los containers de inversores repartidos en la planta solar, que están dispersas de acuerdo a los grupos de paneles, los cuales convergen en un punto de conexión con la subestación eléctrica para evacuar la energía a la red”.

Control
Gonzalo Ramírez, especialista de Mercados Eléctricos de Fraunhofer Chile Research, sostiene que los principales elementos que componen una planta solar fotovoltaica son el campo solar (módulos, cableado en corriente continua e hitos de recolección de corriente llamados “combiner box”), salas y cabinas eléctricas que contienen inversores y sus controles, transformadores de distribución, distribución en media tensión y subestación de enlace con el sistema eléctrico nacional.

“Los inversores son el corazón de la planta. Estos permiten operar el campo solar en su punto de máxima potencia, como también gestionar la producción en tiempo real”, agrega el especialista.
Según Ramírez, “actualmente existe una transición hacia un trabajo con mayor inteligencia en las plantas solares, lo que significa que los inversores empiezan a recibir más señales de control en cuanto a la potencia que pueden evacuar hacia el sistema, tanto activa como reactiva”.

A su juicio, es por este motivo que el diseño de las plantas cobra un papel relevante, particularmente en la selección de los inversores, pues precisa “si hay alguna limitación o requerimiento desde el punto de vista de las operaciones en el sistema eléctrico, se envían señales a los diferentes inversores de forma de gestionar la producción de la planta completa. La flexibilidad y rapidez de la electrónica de potencia de los inversores tomará un rol primordial en sistemas con alta penetración de generación renovable variable”.

Ramírez también resalta que otro equipamiento importante en la sala eléctrica es el sistema Scada, “de adquisición de datos, en que se miden variables como corriente y voltaje en el lado del campo solar y en el lado de corriente alterna, temperatura de operación de los inversores y módulos fotovoltaicos, como también las condiciones meteorológicas (irradiación, temperatura ambiente y velocidad del viento). Contar con estas mediciones permite gestionar la planta en materias de mantenimiento como operación en tiempo real”.

Para Rodrigo Palma los sistemas de control de la planta son fundamentales en las salas eléctricas, pues permiten “acceder al manejo de interruptores, desconectadores y la capacidad de maniobrar computadores para observar lo que está sucediendo, con algunos de ellos que tienen una batería de respaldo para que los equipamientos básicos de monitoreo, control y de comunicaciones puedan tener autonomía frente a cortes de suministro eléctrico para poder reiniciar sus operaciones”.

Carlos Silva, investigador del Centro Earth de la Universidad Adolfo Ibáñez y de Serc Chile, señala que estos equipos forman parte de lo que se llama balance de sistema, “donde se incluyen elementos de control, que son distintos a lo que se usan en una planta convencional, como los equipos que se utilizan para el seguimiento, que va calculando la posición del sol y así van accionando los motores que activan las líneas de paneles fotovoltaicos”.

“También está el control electrónico que maximiza la potencia generada por los paneles, el cual tiene una cierta curva de producción de potencia, la cual va variando según la cantidad de radiación, por lo que es necesario ir modificando los puntos de operación”, añade el docente.

Otros componentes mencionados por Silva son los equipos de conexión a la red “para saber cuánta energía se está produciendo y cómo se comporta la planta en situaciones normales y de emergencia”.

Rodrigo Palma afirma que el automatismo que logran las plantas solares es uno de los más altos en centrales de generación, debido a que muchos equipos instalados en las salas eléctricas son controlados desde el extranjero, por parte de las matrices de las empresas desarrolladoras, agregando que el origen del equipamiento, especialmente de los inversores, proviene de países como España, Alemania y China.

De acuerdo a Carlos Silva otra característica de las salas y cabinas eléctrica es que son más modulares que las existentes en otro tipo de plantas de generación. “Por ejemplo en las centrales solares más pequeñas los inversores instalados en las cabinas son monofásicos, pero en plantas de mayor tamaño se usan inversores trifásicos”.

El académico menciona que estas instalaciones necesitan un menor nivel de mantenimiento, debido a que los equipos de una planta solar tienen una menor cantidad de partes móviles, a diferencia de un parque eólico, donde el mantenimiento debe considerar más dispositivos.

Silva asegura que gran parte de los equipos dispuestos en las salas y cabinas eléctricas deben ser enfriados por el calor que producen, “lo que hace más compleja la operación de estas plantas en este sentido, especialmente cuando se presentan condiciones de mayor altura sobre el nivel del mar, donde el aire es más delgado y, por ende, cuesta más enfriar los inversores y otros equipos, ya que se necesitan medidas adicionales de enfriamiento o el uso de equipos a niveles de potencia inferiores a lo que están diseñados”.

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