Daniel Serrano Domínguez. 2014
Tutor: José María Maza Ortega
El proyecto fin de carrera realiza una revisión de las distintas técnicas de sincronización con la red eléctrica utilizadas en los sistemas de conversión de energía que utilizan dispositivos basados en electrónica de potencia. En primer lugar el trabajo analiza los principios de funcionamiento de este tipo de técnicas tanto para sistemas monofásicos como trifásicos. Posteriormente mediante simulación dinámica se evalúa el comportamiento de dichas técnicas frente a perturbaciones comunes de la red eléctrica: desequilibrios, armónicos y huecos de tensión. Finalmente, todas las simulaciones son validadas experimentalmente mediante ensayos de laboratorio en la que los distintos métodos de sincronización son comparados ante perturbaciones generadas por una fuente de tensión programable.
La energía es un bien esencial para el progreso y el bienestar social; sin embargo, el modelo basado en el consumo masivo de energías fósiles y nuclear no es sostenible y amenaza la propia supervivencia del planeta a causa de las emisiones de CO2, los residuos contaminantes que genera y los riesgos de catástrofes nucleares.
El 80% de la energía que consumimos en España proviene de combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón) y el 79 % de nuestras necesidades energéticas se satisfacen con materias importadas.
Estos dos enormes desequilibrios tienen consecuencias críticas para la competitividad de nuestras empresas y nos aleja de los compromisos del Protocolo de Kioto.
Los costes de las energías convencionales van más allá de los imputables a su generación y transporte, el tratamiento de residuos, los costes sanitarios y sociales de las enfermedades que genera y los costes para restaurar las consecuencias de las catástrofes que pueden causar que nunca se contemplan pero son evidentes. En este sentido, si las energías tradicionales asumieran todos sus costes, las energías renovables serían muy competitivas.
Para favorecer el desarrollo de las energías renovables se prima la producción de determinadas tecnologías, lo cual es necesario para avanzar hacía un nuevo modelo energético basado en el uso prioritario de energías renovables.
Las energías renovables se obtienen de fuentes naturales y se caracterizan por ser inagotables, limpias y autóctonas, por lo que reducen la dependencia del exterior y no impactan negativamente en nuestro entorno natural.
Las energías renovables son: Biomasa, Eólica, Geotérmica, Hidráulica, Marina, Solar fotovoltaica y Solar termoeléctrica. Estas energías impulsan la competitividad de nuestro tejido industrial y tecnológico y generan empleo y bienestar.
España se ha convertido en uno de los referentes mundiales en tecnologías para la generación de renovables, un sector en el que ostentamos ventajas competitivas que no se deben desaprovechar. Por otra parte, es esencial extender una nueva cultura social del consumo de energía, basada en una utilización eficiente del recurso, que permita satisfacer nuestras necesidades, sin perjudicar al entorno y siendo solidario con las generaciones venideras.
En concreto, la energía fotovoltaica se genera a través de la transformación directa de la radiación solar en electricidad a través de paneles fotovoltaicos en los que la radiación solar excita los electrones de un dispositivo semiconductor, lo que produce una pequeña diferencia de potencial.
Análisis Comparativo de Técnicas de Sincronización con la Red Eléctrica Capítulo 1: Introducción
Universidad de Sevilla - Dept. Ingeniería Eléctrica 10
La conexión en serie de estos dispositivos permite obtener diferencias de potencial escalables. Una de las principales características de la tecnología fotovoltaica es su versatilidad modular, que permite la puesta en marcha de grandes plantas fotovoltaicas en suelo hasta pequeños paneles para viviendas.
Europa ha liderado el mercado fotovoltaico, en 2011 se conectaron a la red 29,7GW en todo el mundo 21,9 GW de ellos en Europa que acapara el 75% de la capacidad global instalada.
Fuera de Europa el sector fotovoltaico se expande rápidamente, con más de un 100% de crecimiento durante 2011, especialmente en China y EE.UU, seguidos por el Sureste Asiático,
América Latina, Oriente Medio y los países del norte de África. Impulsados por el conocimiento del potencial de la energía solar fotovoltaica, países de la región del llamado "Cinturón solar" como África, Oriente Medio, Sureste Asiático, y Surdamérica están empezando a desarrollar esta tecnología.
España es uno de los protagonistas mundiales de la energía fotovoltaica, en 2008 era uno de los países con más potencia fotovoltaica instalada del mundo, con 2.708 MW instalados en un sólo año. Las posteriores regulaciones del sector han frenado este desarrollo, en 2011 tan sólo se instalaron 354MW, un 2% del total de la Unión Europea. En 2012, la potencia total fotovoltaica instalada en España asciende a 4.243 MW.
El extraordinario crecimiento de las instalaciones fotovoltaicas conectada a la red de distribución de estos pasados años son debidos principalmente al apoyo ofrecido por los organismos oficiales y a por las innovaciones tecnológicas y la reducción del precio de los módulos fotovoltaicos, obtenidos a partir de los importantes esfuerzos de investigación y desarrollo en el campo de la electrónica de potencia.
Por otra parte, este incremento de las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red y de los inversores que se conectan a la red eléctrica como interfaz de sistemas de energías renovables ha obligado a desarrollar nuevas y más estrictas recomendaciones y normativas relacionadas con la calidad de la energía inyectada a la red. Una de las especificaciones de los inversores de conexión a la red es que son inversores que inyectan solamente potencia activa a la red con un factor de potencia elevado según las normas en vigor.
Un problema que presenta este tipo de energías renovables y en el que se centra este trabajo es el problema de acoplamiento entre el generador fotovoltaico y la red. La principal complicación que surge de este problema es que la transferencia de la potencia del generador fotovoltaico se deteriora y éste trabaja lejos de sus recursos máximos.
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