El Papel de las Baterías en Sistemas Híbridos Solares
El Papel de las Baterías en Sistemas Híbridos Solares en África
En los últimos años, los sistemas de almacenamiento electroquímico se han establecido como actores significativos en la transición energética, junto a las fuentes renovables. A diferencia de otros sistemas de almacenamiento convencionales como los mecánicos, térmicos o químicos, el almacenamiento electroquímico ofrece varias ventajas, incluyendo alta densidad de energía y potencia, precios de mercado competitivos y la capacidad de soportar aplicaciones de carga y descarga continuas.
Debido a su escalabilidad y flexibilidad, las baterías electroquímicas se han vuelto omnipresentes en nuestra vida diaria, alimentando dispositivos portátiles desde teléfonos móviles hasta tabletas o portátiles. No es de extrañar que incluso el sector automovilístico esté dando el paso de motores de combustión a motores eléctricos, acoplados con baterías electroquímicas.
En el sector fotovoltaico (PV), las baterías se han utilizado ampliamente durante la última década para almacenar el exceso de energía producido por los paneles solares durante las horas de sol y utilizarlo durante la noche. La decisión de trasladar la producción de energía a la noche puede estar motivada por varios factores, dependiendo de cada instalación.
En sistemas conectados a la red, tanto a nivel industrial como residencial, la mayoría de los sistemas fotovoltaicos instalados no incluyen baterías. La razón detrás de esto radica en las implicaciones de coste. Trasladar el exceso de energía solar a las horas nocturnas conlleva un aumento en el coste por kilovatio hora (kWh) y un período de retorno de inversión más largo. Proporcionar ejemplos cuantitativos es desafiante, ya que depende de factores como las facturas de electricidad, los costos programados, los precios de las baterías y la capacidad de las baterías. Según nuestra experiencia en el sector, para duplicar el autoconsumo mediante el sistema híbrido pasamos de 4-5 años de Tiempo de Retorno de Inversión, con solo la instalación fotovoltaica, a 9-10 años. Por esta razón, la mayoría de las instalaciones se conocen como «0-inyección» o «autoconsumo», donde la producción máxima del sistema solar coincide con la demanda máxima de carga.
Abordando Desafíos de Fiabilidad:
Sin embargo, si la red local es poco fiable y obliga a los consumidores a sufrir cortes de energía frecuentes, el uso de baterías se convierte en una solución más rentable y respetuosa con el medio ambiente en comparación con depender de generadores diésel como respaldos. Las industrias y hospitales, por ejemplo, se benefician de integrar baterías en sus sistemas ya que esto asegura un mayor grado de independencia de la red, resultando en un suministro de energía más estable y flexible.
Varias situaciones en África han demostrado la necesidad crítica de integración de baterías, ya que los hospitales no podían operar en salas quirúrgicas debido a cortes de red y la indisponibilidad temporal de combustible diésel para generadores. Además, alimentar tus dispositivos con tu propia energía producida también tiene una gran ventaja en términos de calidad y seguridad de la energía. La primera es crucial para evitar que los dispositivos de los clientes, que pueden ser muy costosos, estén sujetos a una alimentación eléctrica fluctuante de la red y así se dañen con el tiempo. La segunda mejora la resiliencia de la industria o el hospital frente al aumento de los precios de los combustibles fósiles o las inestabilidades políticas.
Sistemas Fuera de la Red:
En el caso específico de los sistemas fuera de la red, las baterías asumen un papel fundamental, ofreciendo una solución práctica e indispensable. Su integración con la tecnología fotovoltaica se vuelve esencial para asegurar un suministro de energía ininterrumpido las 24 horas del día. Estos sistemas van más allá de la mera optimización económica y están diseñados para cumplir objetivos específicos. Dependiendo de la aplicación, la batería puede ser dimensionada adecuadamente para satisfacer los requisitos de carga durante dos o incluso tres días consecutivos. Dada la imprevisibilidad de los recursos solares, estos sistemas son consistentemente hibridados con pequeños generadores diésel como medida de contingencia durante periodos prolongados de lluvia.
Mirando Hacia el Futuro:
En el próximo blog, entraremos en detalle sobre los tipos de baterías disponibles (plomo-ácido, ion de litio, baterías de flujo…) discutiendo cuáles son preferidas en un caso y cuáles en el otro. Dado que la importancia del almacenamiento en la electrificación de los sectores de producción y consumo es bien conocida, siempre hay más y más tecnologías emergentes entrando en el mercado. Revisaremos las más populares, describiendo sus ventajas e inconvenientes en aplicaciones comerciales e industriales.
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Azimut World: área de Comercial Internacional
Energía solar para hospitales en el África subsahariana: ¿Cuándo tiene sentido?
Energía solar para hospitales y centros de investigación biomédica en el África subsahariana: ¿Cuándo tiene sentido?
La energía solar ha ido creciendo exponencialmente en todo el mundo debido a sus numerosas ventajas y capacidad para satisfacer las demandas de una población creciente. En el África subsahariana, la necesidad de contar con energía fiable en los hospitales y centros de investigación biomédica se ha vuelto cada vez más crucial. Este artículo explorará las razones detrás de esta necesidad, los beneficios de la energía solar y las condiciones óptimas para implementar sistemas solares fotovoltaicos (PV), soluciones de almacenamiento de energía en baterías (BESS), sistemas híbridos PV + diésel y producción de oxígeno medicinal con energía solar.
¿Por qué hospitales y centros de investigación biomédica?
Los hospitales y los centros de investigación biomédica desempeñan un papel fundamental en la salud y el bienestar de las personas en el África subsahariana. Son responsables de brindar atención médica crítica, realizar investigaciones que salvan vidas y crear una infraestructura de atención médica sostenible. Como tales, requieren energía continua, confiable y eficiente para ejecutar sus operaciones y respaldar su misión.
La necesidad de una fuente de alimentación fiable
La falta de un suministro de energía fiable en el África subsahariana plantea importantes desafíos a los hospitales y centros de investigación. Los frecuentes cortes de energía interrumpen los servicios esenciales, los equipos y la investigación[1]. Esto puede conducir a la pérdida de datos valiosos, retrasos potencialmente mortales en la atención y un aumento de los costos operativos. Además, depender de la red local puede someter a los valiosos electrodomésticos de los clientes a fluctuaciones de energía y disminuir la resiliencia en respuesta a los aumentos de los precios del combustible o las incertidumbres políticas.
La necesidad de una fuente de energía estable y eficiente es esencial para abordar estos desafíos y garantizar el funcionamiento eficaz de las instituciones sanitarias.
Los beneficios de la energía solar
La energía solar ofrece varios beneficios para los hospitales y centros de investigación biomédica del África subsahariana:
- Fiabilidad: Los sistemas de energía solar pueden proporcionar un suministro de energía estable y continuo, reduciendo el riesgo de interrupciones y minimizando las interrupciones de los servicios y la investigación.
- Rentabilidad: Los sistemas de energía solar han reducido significativamente su costo en la última década. Esto hace que sea más asequible para las instituciones sanitarias invertir en energía solar.
- Sostenibilidad: La energía solar es un recurso limpio y renovable que puede ayudar a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y promover prácticas respetuosas con el medio ambiente.
- Escalabilidad: Los sistemas de energía solar pueden ampliarse fácilmente para satisfacer las crecientes demandas de hospitales y centros de investigación.
- Simplicidad y experiencia local: La energía solar emplea una tecnología simple que puede ser fácilmente mantenida y aprendida por el personal local, lo que reduce la dependencia de expertos externos.
- Energía de alta calidad: La generación de energía solar es estable y está controlada por inversores de tecnología avanzada, lo que garantiza un suministro de energía constante y de alta calidad para operaciones críticas.
¿Cuándo añadir energía solar fotovoltaica?
Es importante tener en cuenta los siguientes factores a la hora de decidir cuándo añadir energía solar fotovoltaica a hospitales y centros de investigación:
- Ubicación: Las zonas con abundante sol y sombra mínima son ideales para instalaciones solares fotovoltaicas.
- Demanda de energía: Comprender los patrones de consumo de energía de la institución ayudará a determinar el tamaño adecuado del sistema solar fotovoltaico.
- Espacio disponible: La instalación debe tener suficiente espacio para la instalación de paneles solares y equipos relacionados.
- Incentivos financieros: Los gobiernos y las organizaciones pueden ofrecer incentivos, subvenciones o créditos fiscales para la instalación de sistemas solares fotovoltaicos, lo que lo hace más asequible. Pregúntenos más para conocer las oportunidades de financiamiento actuales.
¿Cuándo agregar el almacenamiento de batería?
El almacenamiento de la batería es útil cuando:
- La inestabilidad de la red es frecuente y la energía auxiliar de emergencia (backup) es crucial para mantener los servicios esenciales y las actividades de investigación.
- La demanda de energía fluctúa a lo largo del día, y la energía almacenada se puede utilizar durante los períodos de máxima demanda.
Mejorar la cuota de energía renovable frente al autoconsumo fotovoltaico directo (FV).
Tipos de soluciones de almacenamiento de energía en baterías (BESS)
Se pueden utilizar diferentes químicas de soluciones de almacenamiento de energía en baterías para hospitales y centros de investigación, entre ellas:
- Baterías de plomo-ácido: Son una opción rentable, pero tienen una vida útil más corta y una densidad de energía más baja en comparación con otros tipos de baterías.
- Baterías de iones de litio: ofrecen una mayor densidad de energía, una vida útil más larga y un mejor rendimiento, pero tienen un costo más alto.
- Baterías de flujo: Estas baterías son adecuadas para el almacenamiento de energía a gran escala y pueden proporcionar duraciones de descarga más largas, pero son más complejas y costosas que otras opciones.
Hibridación con la red pública y/o grupos electrógenos diésel existentes
La integración de los sistemas solares fotovoltaicos con la red pública y/o los grupos electrógenos diésel existentes permite un suministro de energía más estable y flexible. Los sistemas híbridos pueden optimizar la generación y el consumo de energía, reduciendo la dependencia del combustible diésel y disminuyendo los costos operativos. Estos sistemas pueden diseñarse para priorizar la energía solar, utilizando la electricidad de la red como fuente secundaria y recurriendo a generadores diésel solo cuando sea esencial.
Usos adicionales: Energía solar para la producción de oxígeno medicinal
El oxígeno medicinal es esencial en los hospitales para diversos tratamientos y procedimientos. En muchos hospitales del África subsahariana, el suministro de oxígeno puede ser poco fiable y costoso. La energía solar se puede utilizar para alimentar los sistemas de producción de oxígeno medicinal, proporcionando una solución sostenible y rentable. Al aprovechar la energía del sol, los hospitales pueden producir su propio oxígeno, lo que reduce la dependencia de proveedores externos y garantiza un suministro constante para las necesidades críticas de atención médica.
La energía solar presenta una solución prometedora para hospitales y centros de investigación biomédica en el África subsahariana, ya que ofrece una fuente de energía fiable, rentable y sostenible. La evaluación de las necesidades y circunstancias específicas de cada institución es crucial para determinar el momento y el método óptimos para implementar un sistema solar fotovoltaico con o sin almacenamiento en baterías o hibridarse con la red pública o con un grupo electrógeno. Al adoptar la energía solar, las instituciones de salud pueden superar los desafíos de los suministros de energía poco confiables y contribuir al desarrollo a largo plazo de la infraestructura de atención médica de la región.
¿Estás listo para explorar el potencial de la energía solar para tu hospital o centro de investigación biomédica en el África subsahariana? Nuestro equipo de expertos está a su disposición para ayudarle a evaluar sus necesidades, diseñar la solución óptima y ofrecerle una propuesta técnico-económica.
[1] https://www.news24.com/fin24/Economy/waves-of-blackouts-hit-major-cities-in-ivory-coast-20210505
https://apanews.net/2023/05/02/fuel-shortage-hits-malawi-regulator-blames-logistical-woes/
Azimut World: área de Comercial Internacional
Casa do Gaiato y su apuesta por la energía solar: ahorro en los gastos eléctricos y formación para las nuevas generaciones
Casa do Gaiato y su apuesta por la energía solar
Ahorro en los gastos eléctricos y formación para las nuevas generaciones
En el corazón de la provincia de Maputo, en Mozambique, la Casa do Gaiato (CdG) ha sido un faro de apoyo social para las comunidades rurales durante más de tres décadas. Esta organización sin ánimo de lucro, situada en el distrito de Boane, ha proporcionado una amplia gama de servicios vitales, desde la alimentación hasta la educación, a los niños huérfanos y a las familias necesitadas de los pueblos vecinos. Con una de las escuelas más grandes y exitosas de la región, CdG no solo ofrece educación primaria y secundaria, sino que también proporciona servicios de recogida de niños y apoyo social a las familias.
Sin embargo, esta institución se enfrenta desde sus inicios a un desafío importante: la falta de un suministro eléctrico asequible y fiable. Como una de las pocas entidades de la zona conectada a la red nacional, CdG ha tenido que soportar facturas de electricidad elevadas y, por consiguiente, una carga financiera que ha mermado su capacidad de autosuficiencia. Esta situación ha forzado a la organización a depender cada vez más de fuentes de financiación externas para continuar con sus actividades y proyectos comunitarios.
Pero el problema no se acaba aquí. La inestabilidad y la baja calidad del suministro eléctrico han tenido un impacto directo en las operaciones diarias de CdG. Desde la interrupción de actividades hasta la reparación frecuente o sustitución de maquinaria y aparatos, la organización ha tenido que recurrir a generadores diésel caros y medioambientalmente insostenibles.
Esta crisis energética no es un problema aislado de CdG; es una realidad que afecta a toda la comunidad circundante. La necesidad de una fuente de electricidad limpia, asequible y fiable era más urgente que nunca, no sólo para la organización, sino también para las familias que dependen de sus servicios.
Esta iniciativa tiene como objetivo no sólo aliviar la carga financiera de la organización mediante la instalación de un sistema solar fotovoltaico de 42,8 kW y 40 kWh de capacidad de almacenamiento, sino también formar a la próxima generación de técnicos en energías renovables.
La primera fase del proyecto se ha centrado en la reducción de las facturas de electricidad de CdG, que han sido un obstáculo significativo para su autosuficiencia. Con el uso de baterías para el almacenamiento de energía, la organización espera establecer un suministro eléctrico parcialmente independiente, liberando recursos para otros proyectos comunitarios.
En una decisión estratégica que refleja su sensibilidad hacia las necesidades de la comunidad, la Casa do Gaiato (CdG) ha optado por priorizar el área residencial en caso de apagones de la red. Las baterías de soporte de 40 kWh están conectadas exclusivamente a esta área, permitiendo un suministro de energía más prolongado en situaciones críticas. Esta elección pone de manifiesto el enfoque humanitario de la organización, que considera el área residencial como la más crítica en comparación con el área productiva.
Para asegurar el éxito del proyecto, CdG ha colaborado estrechamente con nosotros como cooperativa de ingeniería especializada en energías renovables. Desde la adjudicación del contrato, ambas partes hemos supervisado de cerca las actividades realizadas por la subcontratista, manteniendo reuniones periódicas quincenales hasta la finalización del proyecto.
Pero esta iniciativa va más allá de la simple instalación de paneles solares y baterías. En una acción paralela a la instalación, CdG ha seleccionado a 13 estudiantes en prácticas, incluidas 4 mujeres, para una formación teórica en sistemas de energía renovable. Con la asistencia de la Fundação Encontro, 11 de los estudiantes seleccionados han adquirido con éxito conocimientos en este campo, marcando, también, un paso adelante en la diversidad de género y el empoderamiento de las mujeres jóvenes.
Para coronar este proyecto, el 30 de junio de 2023 se celebró un acto de inauguración que reunió a autoridades locales y representantes de GIZ, la organización internacional que fomenta el desarrollo sostenible y que ha financiado el proyecto. El evento no sólo sirvió para mostrar los éxitos del proyecto, sino también para destacar su potencial de escalabilidad, creando una plataforma para la difusión y la adopción de iniciativas similares en la región.
Con un ahorro anual estimado de 3.500€ en facturas de electricidad y un impacto educativo que se extiende más allá de sus aulas, la Casa do Gaiato (CdG) está estableciendo un nuevo paradigma en el uso de energías renovables y educación en Mozambique. Este programa pionero no sólo ha mejorado la sostenibilidad financiera de la organización, sino que también ha abierto nuevas vías de aprendizaje y oportunidades laborales para los jóvenes de la comunidad.
Durante los tres meses desde su implementación, la instalación solar ha demostrado ser un éxito rotundo. El ahorro anual de 3.500€ equivale al coste de los estudios universitarios para tres estudiantes, una contribución significativa a la autosuficiencia de CdG. Además, el sistema de copia de seguridad ha sido crucial para mantener las operaciones ininterrumpidas, incluso durante los apagones de la red que antes paralizaban las actividades de la organización.
El proyecto, también, va más allá de los números. En palabras de Arlindo Gabriel Baptista, profesor de física e informática en CdG, este plan ha enriquecido el currículo escolar, permitiéndole introducir discusiones sobre energías renovables en clase. Baptista espera que esta experiencia pueda dar lugar a un curso de formación profesional en fotovoltaica en la escuela.
Rosa Francisco Anakondia, una de las estudiantes que participó en la formación, refleja el impacto transformador del proyecto. Con 24 años, Rosa ha descubierto una pasión por las energías renovables y aspira a una carrera en este campo en rápida expansión. «Aprendí que nunca es tarde para aprender algo,» dice Anakondia, destacando también su contribución a desmontar estereotipos de género en áreas técnicas.
El impacto del proyecto ha sido tan importante que se ha empezado a trabajar en una 2ª fase de expansión de la instalación fotovoltaica en la zona de la Fazenda, la granja de Casa do Gaiato.
CdG no solo ha establecido un nuevo estándar en el uso de energías renovables, sino que también ha creado un modelo replicable que podría ser la clave para una revolución energética sostenible en toda la región.
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