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Un grupo de investigación turco ha creado un novedoso algoritmo de control para bombas de agua alimentadas con energía fotovoltaica que funcionan con una intensidad de irradiación variable.

Las bombas de agua alimentadas con energía fotovoltaica se utilizan principalmente en el riego agrícola, en lugares donde el transporte de energía es caro o no está disponible. Suelen utilizar motores de inducción por su pequeño tamaño, robustez y alto rendimiento. Sin embargo, según los investigadores, controlar los motores de inducción para que produzcan un par constante es un reto, ya que implican una dinámica no lineal y entradas de carga desconocidas, así como parámetros mecánicos y eléctricos variables en el tiempo.

Los científicos explicaron que su nueva técnica de control adaptativo de potencia (APC) tiene una estructura que permite a la bomba de agua trabajar con un alto rendimiento y eficiencia en cada punto de funcionamiento, ya que el algoritmo es capaz de determinar con precisión el punto de máxima potencia del sistema fotovoltaico y la velocidad del rotor de un motor de inducción en condiciones atmosféricas variables.

“Al emplear un único sensor de irradiancia y eliminar la necesidad de un sensor de velocidad, el método resulta más rentable y práctico”, afirman. “El método propuesto de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) sin sensores rastrea con éxito los puntos de máxima potencia del sistema fotovoltaico y transfiere eficientemente la potencia variable producida por el sistema fotovoltaico a la bomba”.

Para calcular la velocidad real del motor sin el sensor de velocidad, el nuevo método también utiliza el filtro Extended Kalman-Bucy, que suele emplearse para estimar vectores de estado de objetos en seguimiento. “El filtro Extended Kalman-Bucy fue seleccionado por su reputación como el estimador de estados y parámetros más eficaz y sistemático de la literatura”, señalan los académicos. “La capacidad del filtro para aplicarse fácilmente al modelo de espacio de estados de un sistema conocido, su capacidad para la estimación de parámetros y, lo que es más importante, su capacidad para filtrar el ruido son las razones para elegir este algoritmo”.

Mediante una simulación, el grupo comprobó la eficacia del algoritmo en un sistema de bombeo de agua basado en un conjunto fotovoltaico de 1,2 kW y un motor de inducción de 1,1 kW. Se comprobó que el motor sigue correctamente la velocidad de referencia generada por el APC.

“El método adaptativo desarrollado no sólo mejora la eficiencia global del sistema fotovoltaico de bombeo de agua, sino que también contribuye a la sostenibilidad y viabilidad de las aplicaciones de energías renovables”, concluyen los científicos. “Al reducir la dependencia de sensores y hardware de control adicionales, el método propuesto proporciona una solución rentable para aprovechar la energía solar en aplicaciones de bombeo de agua”.

Presentaron el algoritmo en el artículo “Speed sensorless Adaptive Power Control for photovoltaic-fed water pump using Extended Kalman-Bucy filter” (Control adaptativo de potencia sin sensor de velocidad para bombas de agua alimentadas con energía fotovoltaica mediante el filtro Kalman-Bucy ampliado), publicado en energy reports. Los investigadores proceden de la Universidad Batman y la Universidad Firat de Turquía.

De cara al futuro, sugirieron seguir probando el novedoso controlador en un sistema de bombeo de agua alimentado por energía fotovoltaica a mayor escala, junto con su combinación con distintas técnicas de almacenamiento de energía.

DNV, una empresa internacional en temas de energía ha lanzado un proyecto conjunto en la industria conocido como JIP, que permitirá ingresar a una nueva era en el mantenimiento de centrales fotovoltaicas a gran escala.

De acuerdo con esta empresa de origen europeo, la organización pronostica una adición anual de entre 300 y 500 GW a partir de 2030, lo que resulta en la asombrosa cantidad de 9,5 TW de capacidad instalada total para mediados de siglo.

Sin embargo, operar una planta fotovoltaica de manera rentable es un desafío importante, particularmente cuando se trata de mantenimiento: identificar las piezas que requieren atención inmediata, priorizar las tareas de mantenimiento y programar el tiempo de inactividad de manera eficiente son cruciales para garantizar márgenes saludables.

DNV ha identificado una clara tendencia hacia un mantenimiento más profesional en la industria con mejoras en los procesos y procedimientos de mantenimiento. Sin embargo, todavía hay un largo camino por recorrer, por lo tanto, la firma ahora está pidiendo a la industria que adopte el siguiente paso: el mantenimiento predictivo.

A diferencia de los enfoques tradicionales de mantenimiento preventivo (visitar sitios a intervalos regulares) o correctivo (reparación), el mantenimiento predictivo se lleva a cabo solo cuando se espera una falla y antes de que ocurra, optimizando así los costos asociados con el mantenimiento en el sitio.

Para implementar sistemas de mantenimiento predictivo con éxito, se requieren grandes cantidades de datos, incluidas cifras de producción, información de potencia y estado, y lo más importante, registros de mantenimiento que documenten meticulosamente todas las actividades en la planta fotovoltaica.

Mientras que la industria fotovoltaica está generando y capturando datos de sus procesos, DNV ha identificado un problema crítico con los registros de mantenimiento: sus niveles de detalle y calidad son muy variables, cuando tanto la inconsistencia como la mala calidad de los datos plantean un desafío significativo en el entrenamiento de modelos de aprendizaje automático para cumplir con estándares de rendimiento aceptables.

En respuesta a este desafío, el JIP se centra en mejorar los modelos de mantenimiento predictivo basados en el aprendizaje automático mediante la introducción de registros de mantenimiento estandarizados y de alta calidad. El proyecto consta de varios paquetes de trabajo, incluida la coordinación, la definición de estándares de registro de mantenimiento, la implementación en plantas fotovoltaicas operativas, el desarrollo de modelos de mantenimiento predictivo basados en los registros y el análisis de resultados, con el fin de establecer un acuerdo final sobre el formato de los registros de mantenimiento.

Lars Landberg, líder del grupo de Investigación y Desarrollo de Energías Renovables en DNV: “A través de este JIP, nuestro objetivo es lograr un estándar mínimo acordado de registros de mantenimiento, desarrollar modelos de mantenimiento predictivo y evaluar su rendimiento. Este proyecto tiene el potencial de mejorar significativamente la eficiencia y la rentabilidad de las plantas fotovoltaicas. Creemos que esta iniciativa se alinea perfectamente con nuestra misión: nuestra experiencia muestra que los programas que exploran el potencial de colaboración son una excelente manera de alcanzar y compartir la innovación que beneficia a sectores enteros, y eso es exactamente lo que la energía solar fotovoltaica necesita para sostener su formidable crecimiento”.

Juan Carlos Arévalo, CEO de GreenPowerMonitor, una compañía de DNV: “Este JIP es un testimonio de nuestro compromiso de impulsar el progreso y garantizar el éxito a largo plazo de la industria solar fotovoltaica. Las prácticas estandarizadas fomentarán una mejor comunicación y una toma de decisiones más efectiva, y el uso proactivo de modelos predictivos avanzados reducirá el tiempo de inactividad, minimizará las averías y optimizará la vida útil de los sistemas solares fotovoltaicos. La visión de futuro del proyecto tiene como objetivo elevar el rendimiento de la industria, promover la sostenibilidad y garantizar el éxito en un panorama energético en constante cambio”.

REC, fabricante de módulos fotovoltaicos con sede en Singapur, ha desarrollado módulos solares residenciales basados en su tecnología de células de heterounión Alpha.

“Con este nuevo producto pionero, basado en la avanzada tecnología de células de heterounión (HJT), REC continúa permitiendo a los clientes maximizar la producción de sus instalaciones en tejados”, dijo la compañía, señalando que los nuevos paneles son los productos residenciales más potentes que ha desarrollado.

La serie REC Alpha Pure-RX está disponible en tres versiones, con potencias que van de 450 W a 470 W, y eficiencias del 21,6% al 22,6%. Están fabricados con 80 células solares monocristalinas de heterounión y medio corte y tienen una tensión máxima del sistema de 1.000 V.

Los módulos solares tienen tensiones de circuito abierto que oscilan entre 65,1 V y 65,6 V, junto con corrientes de cortocircuito que van de 8,81 A a 8,95 A. Las tres versiones de los módulos solares comparten unas dimensiones de 1.728 mm × 1.205 mm × 30 mm y un peso de 23,2 kg.

Estos paneles pueden funcionar en un rango de temperaturas de -40 ºC a 85 ºC y presentan un coeficiente de temperatura de funcionamiento de -0,24% por grado Celsius. Incorporan un cristal solar de 3,2 mm con tratamiento antirreflectante, una caja de conexiones con clasificación IP68, una lámina posterior de polímero negro y un marco de aluminio anodizado.

El fabricante ofrece una garantía de potencia lineal de 20 años y una garantía de producto de 25 años. Además, la serie de módulos puede optar al paquete de garantía REC ProTrust, que ofrece hasta 25 años de cobertura para el producto, el rendimiento y la mano de obra, con una potencia garantizada de al menos el 92% en el 25º año.