Principales Componentes de Sistemas Híbridos Oscar E. Arteaga Novoa Unidad de Energías No Convencionales Instituto de Investigaciones Eléctricas 17/OCT/2000

Contenido Diagrama de Bloques Módulos FV Sistema de Seguimiento del Punto de Máxima Potencia Aerogeneradores Fuentes de Respaldo Banco de Baterías Controlador de Carga Inversor Sistema de Control 17/OCT/2000

Diagrama de Bloques Bus de CD Bus de CA SISTEMA DE CONTROL MPPT Inversor Controlador Diesel Cargas de CD Cargas de CA SISTEMA DE CONTROL 17/OCT/2000

Módulos Fotovoltaicos: Características Tecnologías comerciales: sc-Si, mc-Si, a-Si, CIS Características típicas, módulos sc-Si, 36 celdas de 100 cm2 (STC): Voc = 21.6 Volts Isc = 3 Amp. FF = 75% Vmp = 18 Volts Imp = 2.7 A 17/OCT/2000

Módulos Fotovoltaicos: Criterios de Selección Técnicos Tecnología Clima Capacidad del Arreglo Certificación (IEC 61215, IEEE 1262, UL, etc.) No Técnicos Costo Garantía Representación local 17/OCT/2000

Sistema de Seguimiento del Punto de Máxima Potencia (MPPT) Recomendaciones de Uso Cuando las variaciones cíclicas y estacionales de temperatura son grandes Arreglos FV > 500 W Cuando la aportación FV es importante Requerimientos Eficiencia > 93% del 20 al 100 % de su capacidad Bajo costo (en comparación con el costo del arreglo FV) Protección contra corriente inversa 17/OCT/2000

Aerogeneradores: Características Generación económica en sitios con buen recurso eólico (velocidad promedio > 6 m/s) Partes Principales: Rotor Transmisión Generador Estructuras de soporte 17/OCT/2000

Aerogeneradores: Criterios de Selección Técnicos Capacidad requerida Acoplamiento en CD ó en CA Voltaje de generación Tipo de generador de CA (síncrono o asíncrono) No Técnicos Costo Garantía, servicio postventa 17/OCT/2000

Fuentes de Respaldo: Utilización, Opciones Cuando los recursos renovables son limitados, o tienen fuertes variaciones estacionales Cuando se requiere una alta disponibilidad del sistema Comúnmente motores de combustión interna a diesel, gas ó gasolina 17/OCT/2000

Fuentes de Respaldo: Criterios de Selección Técnicos Tipo de combustible Capacidad requerida Tipo de generador (síncrono ó asíncrono) No Técnicos Costo del combustible Costo del equipo Representación local (servicio postventa) Garantías 17/OCT/2000

Banco de Baterías: Requerimientos Larga vida Capacidad de descarga profunda Largo ciclo de utilización (largos periodos con carga baja) Alta eficiencia de carga-descarga Muy baja auto-descarga Bajo costo Bajo Mantenimiento 17/OCT/2000

Baterías Plomo-Ácido Ventajas Desventajas Son las más comúnmente usadas por su bajo costo Las hay abiertas, selladas y con gel Eficiencia de carga ≈ 85% Su capacidad incrementa en regímenes de descarga lentos Desventajas Susceptibles a la sobrecarga y a la sobredescarga Los regímenes de carga y descarga rápidos reducen su capacidad 17/OCT/2000

Baterías Níquel-Cadmio Ventajas Soportan la sobrecarga y la sobredescarga Soportan carga y descarga rápidas Buen desempeño a bajas temperaturas Vida útil más larga Bajo mantenimiento Muy baja autodescarga Desventajas Alto costo Menor eficiencia de carga (75%) Efecto de memoria 17/OCT/2000

Controlador de Carga: Requerimientos Con control de carga de acuerdo al tipo de batería (2 etapas para baterías plomo-ácido) Con compensación por temperatura Puntos de control de acuerdo con tipo de batería Bajo autoconsumo Protección contra sobrecorriente (carga y descarga) Protección contra conexión en polaridad inversa Protección contra sobrevoltajes inducidos 17/OCT/2000

Controlador de Carga: Criterios de Selección Tipo de baterías Temperatura y medio ambiente de operación Capacidad Requerida Sensor de temperatura interno o externo Puntos de control requeridos Ajustabilidad de los puntos de control Salidas de control opcionales, alarmas, etc. Tipo de elementos de conmutación (electromecánicos o de estado sólido) Garantía, servicio postventa 17/OCT/2000

Inversor: Requerimientos Eficiencia > 90% del 20% al 100% de su capacidad Calidad de la energía de acuerdo con los requerimientos de la carga Protección contra sobrecorriente Protección contra sobrevoltajes 17/OCT/2000

Inversor: Criterios de Selección Calidad de la energía requerida (senoidal, onda cuadrada, onda trapezoidal) Operación unidireccional ó bidireccional Capacidad requerida Temperatura y medio ambiente de operación Salidas de control opcionales, alarmas, etc. Garantía, servicio postventa, etc. 17/OCT/2000

Sistema de Control: Características Normalmente es un controlador electrónico especialmente diseñado para la configuración del sistema y los componentes que lo integran Regula la operación de los subsistemas que componen el sistema híbrido con base en algoritmos de optimización de recursos (minimización de costo) Los algoritmos de optimización deben considerar las restricciones de operación de cada uno de los componentes 17/OCT/2000