Almacenamiento de energía para arranque en negro: ¿Son capaces los inversores híbridos y los sistemas de almacenamiento de energía de arrancar en negro? Protección contra cortes de energía temporales y apagones

La mayoría de los inversores no son capaces de realizar un arranque en negro. Algunos inversores permiten realizar un arranque en negro cargando una batería independiente antes de encender el inversor. Sin embargo, esto no siempre es posible y depende del tipo de inversor.

La nueva generación de inversores híbridos con capacidad de arranque en negro incorpora un interruptor de transferencia de energía de respaldo, que permite que ciertas cargas sigan recibiendo energía de emergencia durante un corte de la red. Esta energía de respaldo permite que el inversor híbrido sea capaz de arrancar en negro. También admite la recarga solar, lo que permite que la batería continúe cargándose durante un corte de la red para suministrar energía a las cargas.

Serie de inversores híbridos Fronius Prim GEN24 Plus

La serie de inversores híbridos Fronius Prim GEN24 Plus cuenta con capacidad de arranque autónomo. Imagen: Xpert.Digital / Sergey Nivens | Shutterstock.com

La serie de inversores híbridos Fronius Prim GEN24 Plus tiene capacidad de arranque en negro.

Inversor híbrido GoodWe serie ET Plus de 5-10 kW

Inversor híbrido para el hogar y el almacenamiento de energía de GoodWe. Imagen: Xpert.Digital / Sergey Nivens | Shutterstock.com

El inversor híbrido GoodWe de la serie ET Plus de 5-10 kW cuenta con una función de alimentación de emergencia (SAI) de alto voltaje. En caso de corte de suministro eléctrico, la conmutación en 10 milisegundos garantiza un suministro eléctrico ininterrumpido para los dispositivos conectados.

La serie ET-Plus de inversores híbridos trifásicos GoodWe está diseñada para garantizar un suministro eléctrico estable a las cargas conectadas. Estos dispositivos cuentan con una salida de emergencia trifásica con corriente trifásica y un rango de potencia de 5 kW, 6,5 kW, 8 kW y 10 kW.

El amplio rango de voltaje de la batería de 180 V a 550 V permite una compatibilidad flexible con varios sistemas de baterías de litio del mercado.

La potencia del generador fotovoltaico puede superar la potencia nominal hasta en un 30 %. Esto se traduce en un mejor rendimiento energético tanto en días calurosos como muy fríos. La función SAI (sistema de alimentación ininterrumpida) permite la conmutación en 10 milisegundos en caso de corte de suministro eléctrico. El inversor también cuenta con una interfaz abierta de gestión de baterías, que cumple con los requisitos de algunos proveedores de energía.

El inversor híbrido GoodWe está equipado con una conexión de batería de alto voltaje y dos rastreadores MPP independientes, lo que ofrece un paquete completo. Este dispositivo se puede mantener actualizado mediante la aplicación GoodWe PV Master, y los datos se transmiten al portal gratuito GoodWe SEMS mediante la interfaz wifi integrada.

¿Los inversores HUAWEI son capaces de proporcionar energía de emergencia?

No, en este momento no tenemos información sobre si se publicará algo al respecto y cuándo.

¿La tecnología del sistema solar Enphase con microinversor es capaz de proporcionar energía de emergencia?

A diferencia de un inversor de cadena, que supervisa de forma centralizada todos los módulos solares conectados, en un sistema solar descentralizado cada módulo solar se combina con un microinversor Enphase.

Más información aquí:

• Nuevo e innovador: sistema solar plug & play descentralizado y modular, diferente a los demás

El controlador del sistema Enphase IQ aún no está disponible en Alemania, pero se espera su lanzamiento este año (2023). Detecta cuando falla la red eléctrica y conmuta automáticamente la casa de la red eléctrica a la red de emergencia.

Además, con el nuevo microinversor Enphase IQ8, el sistema solar puede suministrar energía de emergencia en caso de un corte de energía sin necesidad de un sistema de almacenamiento de baterías.

El microinversor está disponible en cuatro versiones: una versión solar sin alimentación de emergencia, una versión de respaldo de luz solar capaz de funcionar sin conexión a la red eléctrica sin almacenamiento en baterías, una versión de respaldo Home Essentials con una pequeña unidad de almacenamiento en baterías y una versión de independencia energética total con una gran unidad de almacenamiento en baterías. Estas tres soluciones para instalaciones sin conexión a la red eléctrica requieren un controlador de sistema Enphase para suministrar energía solar a la vivienda durante un corte de electricidad.

Un arranque en negro es la restauración del funcionamiento de una central eléctrica o de una parte de una red eléctrica después de un apagado total o parcial, sin tener que recurrir a la red de transmisión de energía externa.

La energía necesaria para reiniciar una central eléctrica puede provenir de un generador de reserva in situ. Como alternativa, si se requiere una gran cantidad de electricidad, se puede utilizar una línea de conexión a otra central eléctrica para ponerla en funcionamiento. Una vez que las unidades generadoras principales estén operativas, se puede reconectar la red de transmisión eléctrica y restablecer la carga eléctrica.

La energía de arranque en negro puede garantizarse mediante un acuerdo que paga a un proveedor de energía específico para que la suministre cuando sea necesario. No todas las centrales eléctricas son aptas para suministrar energía de arranque en negro a la red.

La capacidad de arranque en negro es especialmente importante durante un corte generalizado de electricidad para restablecer la red eléctrica. Normalmente, la energía necesaria para arrancar una unidad generadora se obtiene de la red. La energía de las unidades generadoras con capacidad de arranque en negro puede utilizarse para arrancar unidades generadoras que no la tienen.

A diferencia de las centrales hidroeléctricas, las centrales térmicas requieren un alto nivel de energía (eléctrica) para su propio uso antes de poder proporcionar salida eléctrica o térmica. Al añadir una unidad capaz de arranque en negro con capacidad suficiente a una unidad de central eléctrica de carbón o nuclear, se puede lograr la capacidad de arranque en negro para todo el sistema. Esto generalmente implica turbinas de gas que se ponen en marcha utilizando energía de baterías o generadores diésel durante un arranque en negro. De todos modos, los generadores diésel suelen estar presentes en las centrales nucleares por razones de redundancia, ya que el calor de desintegración residual se genera incluso después de una parada de emergencia del reactor (o incluso durante una parada normal), que debe ser disipado por el refrigerante. El fallo de este sistema fue uno de los factores que llevaron al accidente del reactor de Fukushima. Toda red eléctrica debe estar equipada con un número suficiente de centrales eléctricas capaces de arranque en negro para garantizar un reinicio rápido de la red después de un fallo de la red.

Una central eléctrica con capacidad de arranque en negro debe tener características especiales:

• Debería ser capaz de arrancar rápidamente: si el arranque en negro tarda mucho tiempo, la central eléctrica no puede ayudar a reiniciar una red colapsada; otras centrales eléctricas ya podrían ayudarla durante el arranque; su capacidad de arranque en negro sería entonces inútil.
• Debe ser capaz de operar con independencia de fuentes de energía externas: No solo el proceso de generación de energía, sino también otros requisitos auxiliares deben funcionar con independencia de la red (centro de control, sistemas telefónicos y de comunicación con el operador y la gestión de la red, subestación, etc.). De ser necesario, es posible la operación en isla con una subred (para abastecer a consumidores críticos como la policía, hospitales, bomberos y la Agencia Federal de Ayuda Técnica).
• Además, una central eléctrica con capacidad de arranque en negro debería ser capaz de soportar una corriente de arranque alta si no fuera posible desconectarla de la red previamente.
• Debe tener un comportamiento de inicio flexible.

Algunos ejemplos de centrales eléctricas utilizadas en Alemania que son capaces de realizar un arranque en negro (directo) son:

• Centrales hidroeléctricas, incluyendo centrales de pasada, plantas de almacenamiento, plantas de bombeo y
  centrales de turbinas de gas, también en combinación con otros tipos de centrales eléctricas, como centrales nucleares o de carbón.
  Según el seguimiento realizado en virtud del artículo 35 de la Ley de la Industria Energética Alemana (EnWG), en 2020 existían en Alemania 174 centrales con capacidad de arranque en negro (unidades de central eléctrica o turbinas), cada una con una potencia nominal neta de al menos 10 MW.
• En Austria, hay un total de 32 centrales eléctricas con capacidad de arranque en negro confirmadas y un número desconocido de centrales con capacidad de arranque en negro no confirmadas. Sin embargo, los modelos específicos de muchas de las centrales confirmadas no se conocen públicamente. Las más conocidas y de mayor tamaño son las centrales eléctricas de bombeo de Malta y Kaprun, con capacidades de 850 MW y 813 MW, respectivamente.

No todas las instalaciones de generación de energía son aptas para un arranque en negro. Los aerogeneradores no siempre lo son, ya que el viento puede no estar disponible cuando se necesita. Los aerogeneradores, las minicentrales hidroeléctricas o las microcentrales hidroeléctricas suelen estar conectados a generadores de inducción que no pueden suministrar energía para restablecer la red. El sistema de arranque en negro también debe ser estable al operar con la alta carga reactiva de una línea de transmisión larga. Muchas estaciones convertidoras de corriente continua de alta tensión (HVDC) tampoco pueden alimentar una red eléctrica sin tensión, ya que requieren potencia de conmutación de la red en el lado de la carga. Un sistema HVDC basado en modulación por ancho de pulsos (PWM) con un convertidor de fuente de tensión no presenta esta limitación.

Una de las principales razones por las que las centrales térmicas rara vez pueden realizar arranques en negro es la contracción y acortamiento del eje de la turbina al enfriarse desde su temperatura de funcionamiento hasta la temperatura ambiente. Este se atasca en la carcasa y no puede girarse ni extraerse; para reiniciar la central, primero debe precalentarse para que gire libremente antes de que el vapor caliente pueda fluir a través de él.

Cuando se apaga una central térmica, el eje de la turbina se calienta a tiempo para que la central pueda reiniciarse a la hora prevista.