El presidente de la división Fotovoltaica Inteligente + Sistemas de Almacenamiento de Energía de Huawei, Chen Guoguang, ha señalado en Shenzhen los varios desafíos a los que se enfrenta la industria fotovoltaica, que está creciendo de manera vertiginosa. Guoguang ha destacado concretamente cuatro retos FV: (1) la reducción del coste nivelado de energía; (2) la mejora de la eficiencia en materia de operación y mantenimiento; (3) el mantenimiento de la estabilidad de la red eléctrica a medida que se introducen más energías renovables; y (4) la seguridad del sistema de extremo a extremo. Eso sí, "en medio del rápido crecimiento de la industria fotovoltaica -ha destacado Guoguan-, estos desafíos también brindan oportunidades".
Estas son las 10 Tendencias Huawei
Tendencia 1: Generador PV+ESS (fotovoltaica + sistemas de almacenamiento de energía)
A medida que más energía renovable entra en las redes eléctricas, surgen varios problemas técnicos complejos en términos de estabilidad del sistema, balance de energía y calidad de la energía. Por lo tanto, se necesita un nuevo modo de control para aumentar el control de potencia activa/reactiva y la capacidad de respuesta, y mitigar activamente las fluctuaciones de frecuencia y voltaje. Con la integración de PV y ESS, así como la tecnología Grid Forming, podemos construir Generadores PV+ESS inteligentes que usan control de fuente de voltaje en lugar de control de fuente de corriente, brindan un fuerte soporte de inercia, estabilización de voltaje transitorio y manejo de fallas. Esto -apuntan desde Huawei- transformará la energía fotovoltaica de seguimiento de red a formación de red, lo que ayudará a aumentar la alimentación fotovoltaica.
Un hito en la práctica de estas tecnologías fue el proyecto Red Seaen Arabia Saudita, en el que Huawei proporcionó un conjunto completo de soluciones que incluyen un controlador fotovoltaico inteligente y un sistema de almacenamiento de energía de batería de litio (BESS). Este proyecto utiliza 400 megavatios solares y 1,3 gigavatios hora de sistema de almacenamiento de energía para respaldar la red eléctrica que reemplaza los generadores diésel tradicionales y proporciona energía limpia y estable para un millón de personas, construyendo la primera ciudad del mundo alimentada con energía 100% renovable.
Tendencia 2: Alta densidad y fiabilidad
La alta potencia y la fiabilidad de los equipos en las plantas fotovoltaicas serán la tendencia. Tomemos como ejemplo los inversores fotovoltaicos; hoy en día, la tensión de CC de los inversores aumenta de 1100 V a 1500 V. Con la aplicación de nuevos materiales como el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN), así como la integración total de digital, electrónica de potencia y tecnologías de gestión térmica, se estima que la densidad de potencia de los inversores aumentará en aproximadamente un 50% en los próximos cinco años, y se puede mantener la alta fiabilidad.
La planta fotovoltaica de 2,2 GW en Qinghai, China, se encuentra a 3.100 metros sobre el nivel del mar y tiene 9.216 controladores fotovoltaicos inteligentes de Huawei (inversores) que funcionan de manera estable en este entorno hostil. Las horas de disponibilidad total de los inversores de Huawei superan los 20 millones de horas y la disponibilidad alcanza el 99,999%.
Tendencia 3: Electrónica de potencia a nivel de módulo (MLPE)
Impulsada por las políticas de la industria y el avance tecnológico, la energía fotovoltaica distribuida ha sido testigo de un desarrollo vigoroso en los últimos años. Nos enfrentamos a desafíos tales como cómo mejorar la utilización de los recursos de la azotea, garantizar un alto rendimiento energético y cómo garantizar la seguridad del sistema PV+ESS. Por lo tanto, una gestión más refinada es imprescindible.
En un sistema fotovoltaico, la electrónica de potencia a nivel de módulo (MLPE) se refiere a equipos electrónicos de potencia que pueden realizar un control refinado en uno o más módulos fotovoltaicos, incluidos microinversores, optimizadores de potencia y seccionadores. "MLPE -explican desde Huawei- aporta valores únicos, como generación de energía a nivel de módulo, control y apagado seguro". A medida que los sistemas fotovoltaicos se vuelven más seguros e inteligentes, se espera que la tasa de penetración de MLPE en el mercado fotovoltaico distribuido alcance entre el 20 y el 30% para 2027.
Tendencia 4: Almacenamiento de energía en cadenas
En comparación con las soluciones ESS (energy storage system) centralizadas tradicionales, la solución Smart String ESS -señalan desde Huawei- adopta una arquitectura distribuida y un diseño modular. Utiliza tecnologías innovadoras y gestión inteligente digital para optimizar la energía a nivel de paquete de baterías y controlar la energía a nivel de rack. Esto da como resultado más energía de descarga, inversión óptima, operaciones y mantenimiento sencillos, así como seguridad y fiabilidad durante todo el ciclo de vida del ESS.
En 2022, en el proyecto ESS de 200 MW/200 MWh en Singapur con fines de regulación de frecuencia y reserva giratoria, el proyecto BESS más grande del sureste asiático, Smart String ESS implementa una gestión de carga y descarga refinada "para lograr una salida de energía constante durante más tiempo y asegurar los beneficios de la regulación de frecuencia". Además, la función de calibración automática SOC en el nivel del paquete de baterías reduce los costes de mano de obra y mejora en gran medida la eficiencia de O&M.
Tendencia 5: Gestión refinada a nivel celular
Al igual que los sistemas fotovoltaicos que se desplazan hacia MLPE, los BESS de litio se desarrollarán hacia un nivel de gestión más pequeño. Solo una gestión refinada a nivel de celda de batería puede hacer frente mejor a los problemas de eficiencia y seguridad. Actualmente, el sistema de administración de baterías (BMS) tradicional solo puede resumir y analizar datos limitados, y es casi imposible detectar fallas y generar advertencias en la etapa inicial. Por lo tanto, BMS debe ser más sensible, inteligente e incluso predictivo. Esto depende de la recopilación, computación y procesamiento de una gran cantidad de datos y tecnologías de inteligencia artificial para encontrar el modo operativo óptimo y hacer pronósticos.
Tendencia 6: PV+ESS+Integración de red
Por el lado de la generación de energía, vemos cada vez más prácticas de construcción de bases de energía limpia de PV+ESS que suministran electricidad a los centros de carga a través de líneas de transmisión de energía UHV. Por el lado del consumo de energía, las centrales eléctricas virtuales (VPP) se vuelven cada vez más populares en muchos países. Los VPP combinan sistemas fotovoltaicos distribuidos masivos, ESS y cargas controlables, e implementan una programación flexible para las unidades de generación de energía y las unidades de almacenamiento para lograr el recorte de picos, etc.
Por lo tanto, construir un sistema de energía estable que integre PV+ESS+Grid para respaldar el suministro de energía fotovoltaica y la alimentación a la red se convertirá en una medida clave para garantizar la seguridad energética. Podemos integrar tecnologías digitales, de electrónica de potencia y de almacenamiento de energía para lograr una complementación multienergética. Las centrales eléctricas virtuales (VPP) pueden administrar, operar y comercializar de manera inteligente la energía de los sistemas PV+ESS distribuidos masivamente a través de múltiples tecnologías, incluidas 5G, IA y tecnologías en la nube, que se pondrán en práctica en más países.
Tendencia 7: Seguridad actualizada
La seguridad es la piedra angular del desarrollo de la industria fotovoltaica y ESS. Esto requiere que consideremos sistemáticamente todos los escenarios y enlaces e integremos completamente la electrónica de potencia, la electroquímica, la gestión térmica y las tecnologías digitales para mejorar la seguridad del sistema. En una planta fotovoltaica, las fallas causadas por el lado de CC representan más del 70% de todas las fallas. Por lo tanto, el inversor debe admitir la desconexión inteligente de cadenas y la detección automática de conectores. En el escenario fotovoltaico distribuido, la función AFCI (disyuntor por falla de arco) se convertirá en una configuración estándar, y la función de apagado rápido a nivel de módulo garantizará la seguridad del personal de mantenimiento y los bomberos. En el escenario ESS, se deben utilizar múltiples tecnologías, como la electrónica de potencia, la nube y la inteligencia artificial, para implementar una gestión refinada de ESS desde las celdas de la batería hasta el sistema completo. El modo de protección tradicional basado en la respuesta pasiva y el aislamiento físico se cambia a una protección automática activa, implementando un diseño de seguridad multidimensional desde el hardware hasta el software y desde la estructura hasta el algoritmo.
Tendencia 8: Seguridad y fiabilidad
Además de traer beneficios, los sistemas fotovoltaicos también tienen varios riesgos, incluida la seguridad de los equipos y la seguridad de la información. Los riesgos de seguridad de los equipos se refieren principalmente a la parada provocada por averías. Los riesgos de seguridad de la información se refieren a ataques a redes externas. Para hacer frente a estos desafíos y amenazas, las empresas y organizaciones -señalan desde Huawei- deben establecer un conjunto completo de mecanismos de gestión de "seguridad y fiabilidad", que incluyan la fiabilidad, disponibilidad, seguridad y resiliencia de los sistemas y dispositivos. También debemos poner en funcionamiento la protección de la seguridad personal y ambiental, así como la privacidad de los datos.
Tendencia 9: Digitalización
Las plantas fotovoltaicas convencionales tienen una gran cantidad de equipos y carecen de canales de información y recopilación de información. La mayoría de los equipos no pueden comunicarse entre sí, lo que es muy difícil de implementar una gestión refinada.
Con la introducción de tecnologías digitales avanzadas como 5G, Internet de las cosas (IoT), computación en la nube, tecnologías de detección y big data, las plantas fotovoltaicas pueden enviar y recibir información, utilizando bits (flujos de información) para administrar vatios (flujos de energía). Todo el eslabón generación-transmisión-almacenamiento-distribución-consumo es visible, manejable y controlable.
Tendencia 10: Aplicación de IA
A medida que la industria de la energía avanza hacia una era de datos, cómo recopilar, utilizar y maximizar mejor el valor de los datos se ha convertido en una de las principales preocupaciones de toda la industria.
Las tecnologías de IA se pueden aplicar ampliamente a los campos de energía renovable y desempeñan un papel indispensable en todo el ciclo de vida de PV+ESS, incluida la fabricación, construcción, operación y mantenimiento, optimización y operación. "La convergencia de la IA y tecnologías como la computación en la nube y los macrodatos se está profundizando -señalan desde Huawei-, y se enriquecerá la cadena de herramientas que se centra en el procesamiento de datos, la capacitación, el despliegue y la operación de modelos, y el monitoreo de la seguridad". Así, en Huawei están convencidos de que en el campo de las energías renovables, la IA, al igual que la electrónica de potencia y las tecnologías digitales, impulsará una profunda transformación de la industria.
En la clausura del evento -informa Huawei-, Chen Guoguang comentó que "las aplicaciones convergentes de 5G, la nube y la IA están dando forma a un mundo donde todas las cosas pueden sentir, todas las cosas están conectadas y todas las cosas son inteligentes". Según el presidente de Huawei Smart PV+ESS Business, ese mundo "está llegando más rápido de lo que pensamos".
