Nueva tecnología para que los hogares sean más independientes energéticamente

En un nuevo estudio, investigadores de la Universidad de Texas A&M y la industria han diseñado una tecnología inteligente que puede ayudar a las empresas eléctricas a servir mejor a las comunidades afectadas por los apagones.

 

«Nuestra innovación permite a los consumidores de energía solar ser menos dependientes de la red eléctrica externa. La misma tecnología también permite a la empresa eléctrica controlar la distribución de energía, lo cual es particularmente útil durante los cortes de energía causados por tormentas y otros desastres naturales», dijo el Dr. Le Xie, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computacional. «Por lo tanto, es un escenario en el que todos ganan, tanto el consumidor como la empresa eléctrica».

 

El estudio fue publicado en la revista Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics.

 

En la última década, una fuerte caída en el costo de los paneles solares ha animado a más hogares a adoptar sistemas de energía solar. En estos hogares, la corriente generada por los paneles solares de los tejados es inyectada en un inversor antes de que la electricidad esté lista para su uso residencial y para cargar baterías de reserva. Otro equipo electrónico conecta los paneles solares y las baterías a la red.

 

Estas conexiones aseguran que las casas estén siempre conectadas a la red, siempre y cuando la red esté funcional. Durante el día, las casas consumen más energía solar, y cualquier exceso de energía se suministra a la red. Por la noche, las casas toman electricidad de la red.

 

Los investigadores observaron que estos sistemas convencionales tienen muchas desventajas. Cualquier fluctuación de voltaje en la red, debido a daños en las líneas de energía o a sobrecargas, afecta a los dispositivos conectados en los hogares. Además, dijeron que la corriente inyectada en la red desde las casas que funcionan con energía solar puede tener ciertas irregularidades, conocidas como armónicos, que afectan a la calidad de la energía dentro de la red.

 

 

Vecindario mixto utilizado en la simulación por ordenador de los investigadores. Los círculos abiertos denotan nodos donde las casas tienen sistemas PINE y los círculos oscuros y llenos son nodos donde las casas no tienen PINE. Todas las casas reciben energía de la red. (Foto: Texas A&M University College of Engineering)

 

Los investigadores dijeron que otro problema es que es poco lo que una empresa eléctrica puede hacer para limitar la cantidad de electricidad de la red que consumen los hogares que funcionan con energía solar. Este inconveniente es particularmente dañino durante los desastres naturales, cuando otras comunidades o servicios esenciales, como los hospitales, necesitan apoyo energético.

 

«Actualmente, no hay ningún sistema para regular o limitar el consumo de energía», dijo el Dr. Prasad Enjeti, Profesor en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática. «Los usuarios finales con sistemas de energía solar continúan sacando electricidad de la red porque las compañías de servicios públicos no tienen forma de controlarla».

 

A diferencia de los sistemas convencionales de energía solar que implican muchos componentes electrónicos para conectarse a la red, los investigadores idearon un único dispositivo, llamado PINE (power electronics intelligence at the network edge). Este dispositivo, que se instala fuera de la casa, tiene tres conexiones principales: una que va a la casa, una a la red de servicios públicos y otra a los paneles solares y baterías. PINE puede controlar el flujo de electricidad en cualquiera de estas direcciones.

 

«Este dispositivo es como un enrutador de energía inteligente», dijo Enjeti. «Regula el voltaje de la red, integra la energía solar, que se produce localmente, y gestiona y dirige inteligentemente la energía en todas las direcciones».

 

Los investigadores diseñaron este dispositivo para que también fuera programable, de modo que un usuario externo autorizado, como la compañía eléctrica, pueda controlar la cantidad de electricidad de la red que llega a los hogares alimentados por energía solar. Enjeti dijo que los sistemas PINE instalados en diferentes hogares también pueden ser programados para comunicarse entre sí y con el operador de distribución.

 

Para probar si las redes PINE funcionarán como se ha previsto, los investigadores construyeron un prototipo de hardware y llevaron a cabo extensas simulaciones por computadora de un vecindario mixto en el que algunas casas tenían sistemas PINE y otras no. El rendimiento del hardware junto con las simulaciones revelaron que las casas con el sistema PINE tenían un voltaje más limpio y estable. A nivel de la red, el voltaje inyectado de estas casas era asimismo estable porque el sistema PINE también lo regulaba.

 

«Durante los cortes de energía, PINE permite a los hogares ser autosuficientes y utilizar su energía solar de manera eficiente. La tecnología también permite a la compañía eléctrica ordenar de forma inalámbrica a los sistemas PINE limitar la corriente de la red a los hogares alimentados por energía solar y redirigirla a otras áreas afectadas». (Fuente: NCYT Amazings)