Sistemas fotovoltaicos conectados a red: Una propuesta para evaluar y cuantificar fallos en el generador fotovoltaico

Grid-connected photovoltaic systems: A proposal to evaluate and quantify assessing and quantifying PV generator failures

Una planta fotovoltaica de conexión a red de 7,5 kWp instalada en el Centro de Investigaciones de Energía Solar (CIES), de Santiago de Cuba, se utiliza para evaluar y cuantificar los fallos de corriente directa en un generador fotovoltaico. Se parte del modelo matemático del generador fotovoltaico, luego, se realiza un procedimiento para cuantificar las pérdidas operacionales del generador fotovoltaico y se ajusta el modelo matemático a las condiciones reales, a través de un ajuste polinomial.

Se detectaron e identificaron el 100% de los fallos simulados, el 99,6% de las observaciones realizadas se encuentran dentro del rango establecido para un máximo de taza de falsa alarma de 0,4%, evidenciando su eficiencia.

INTRODUCCIÓN

Una de las alternativas de generación de energía eléctrica, son las Energías Renovables, alternativa que en el año 2008 era muy baja su introducción y utilización en Cuba. Actualmente, se vienen desarrollando acciones que prevén que para el año 2030 la generación eléctrica a partir de Fuentes Renovables de Energías (FRE), cubra el 24% de la demanda nacional (1y2, ver Figura 1.

Dentro de las alternativas para la generación eléctrica, una de las más difundidas actualmente son los sistemas fotovoltaicos de conexión a red. El alto y estable nivel de irradiación en Cuba durante todo el año hace que este índice se encuentra alrededor de día, por lo que la autonomía y adaptabilidad de la tecnología a las condiciones locales favorecen su introducción.

Actualmente, uno de los objetivos que persiguen los grupos de investigadores y la industria de este sector es mejorar el rendimiento de los Sistemas Fotovoltaicos instalados durante su periodo de vida útil, es decir, disminuir las pérdidas, que los sistemas sean fiables, y cumplan con las medidas de seguridad y salud 3.

En condiciones de explotación, los fallos en los sistemas fotovoltaicos pueden provocar pérdidas de energía, desconexión parcial o total del sistema e incluso infracciones graves de seguridad 4. La detección de estos en los sistemas fotovoltaicos es, por lo tanto, crucial para mantener las operaciones normales al proporcionar advertencias de fallos tempranos. De hecho, la detección precisa y temprana de fallos en un sistema fotovoltaico es crítica para evitar su progresión y reducir considerablemente las pérdidas de productividad 5.

Se han desarrollado varias técnicas de diagnóstico de fallos para los sistemas fotovoltaicos dividiéndose estas en dos grandes grupos: enfoques basados en el historial de procesos (6 y enfoques basados en modelos (7,8y9, obteniéndose buenos resultados en cuanto a la detección e identificación temprana de fallos a nivel de sistema, principalmente en el lado de corriente directa.