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Qué aporta la minieólica en instalaciones con almacenamiento

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El almacenamiento es la tecnología clave del momento, una tecnología disruptiva que transformará definitivamente las renovables a pequeña y gran escala. Porque el único pero que se le podía poner a las energías limpias, su intermitencia, pasará a la historia. Si a ello le unimos las ventajas de combinar fotovoltaica y minieólica, las instalaciones híbridas con almacenamiento, ya sean aisladas o para autoconsumo, son imbatibles.
Qué aporta la minieólica en instalaciones con almacenamiento
Miniaerogenerador Bornay Wind+25.2

El pasado 18 de octubre Victron Energy celebró en Madrid el Día del Instalador. Un evento que reunió a numerosos instaladores y distribuidores de material de energías renovables, y que contó también con la participación de Bornay, Bet Solar y Suministros Orduña. Sus presentaciones giraron siempre en torno a una idea: los nuevos equipos están poniendo cada día más fácil la instalación de renovables, ya sea  fotovoltaica, minieólica, sistemas híbridos, con almacenamiento, etc. Una realidad que es posible gracias al desarrollo tecnológico logrado por los fabricantes, y a la digitalización, que permite un entendimiento perfecto entre los distintos componentes de la instalación y entre estos y la red eléctrica. Pero sobre todo, gracias a la constante bajada de precios.

De eso habló Juan de Dios Bornay, director general de Bornay, una empresa que ha vivido como ninguna otra la evolución de las renovables. No en vano lleva fabricando miniaerogeneradores desde 1970. En 2004 dio el salto a la distribución y a la gestión de proyectos, que se han traducido en más de 9.000 instalaciones en 60 países. En 2016 Bornay facturó 5,6 millones de euros y este año espera llegar a los 7 millones. Consolidando un crecimiento medio anual del 25%.

¿Por qué utilizar un aerogenerador?
Las instalaciones híbridas son las más eficientes en las zonas donde hay viento, puesto que la minieólica cubre las necesidades energéticas cuando la fotovoltaica no produce, en horas sin sol o en días nublados. Combinar minieólica y fotovoltaica supone una serie de ventajas como son la producción más estable a lo largo del día (día/noche) o incluso estaciones (verano/invierno), cubriendo esas carencias o épocas de baja producción de la energía solar. Además, conlleva una serie de ventajas o beneficios para este tipo de instalaciones como reducir el número de ciclos de carga/descarga de las baterías, o realizar cargas de ecualización, alargando la vida útil de las baterías.

Por ejemplo, en el caso de una instalación solar fotovoltaica, tras la puesta del sol comienza un ciclo de descarga, descargando la batería en función de las necesidades energéticas de la instalación, hasta una profundidad de entre un 20 y un 30%, en sistemas con tres días de autonomía.

Si, teniendo en cuenta estos datos, tomamos la referencia de un fabricante de baterías, por ejemplo BAE, y revisamos su curva de Ciclos de Vida en función de la profundidad de descarga, podemos observar que obtenemos 15.000 ciclos con una profundidad de descarga del 10%, ó 6.000 ciclos para una profundidad de descarga del 30% aproximadamente, lo cual nos da una reducción de ciclos superior al 50%. En este caso, el aerogenerador, al mantenerse generando energía (en caso de viento, obviamente) durante los periodos en los que no hay radiación solar, anula ó aminora el porcentaje de descarga nocturna de las baterías, incrementando el número de ciclos de la batería y, por lo tanto, la vida útil de la misma.

Bornay. Producción sistema eólico-solar

“Para las soluciones con minieólica, la gama de aerogeneradores Wind+ es una importante apuesta de Bornay al aplicar la última tecnología. Bajo la estética habitual se esconde un largo proceso de investigación que ha dado como resultado unos aerogeneradores más robustos, más seguros y fiables, más versátiles, más sencillos de instalar y con infinidad de aplicaciones e integraciones con otras tecnologías”, explica Juan de Dios Bornay. “Se ha desarrollado una electrónica que permite disponer de todas las utilidades (carga de baterías, bombeo, autoconsumo, telecom, conexión a red, etc) con, únicamente, dos equipos”.

Los nuevos Wind+  están equipados con alternador trifásico de imanes permanentes de neodimio a una tensión única de salida nominal de 220 Vac, para cualquier tipo de aplicación, incrementando la eficiencia del equipo al máximo y mejorando su régimen de funcionamiento. Este nuevo producto posee dos controladores: un regulador MPPT para carga de baterías y un interface para la conexión de todo tipo de consumos como bombas de agua, rectificadores de telecomunicaciones o inversores de conexión a red. Esta conexión puede ser corriente continua (inversores, bombas CC, etc) o en corriente alterna (bombeos CA).

Los controladores, son el nexo de conexión entre el aerogenerador y su aplicación: baterías ó cualquier tipo de consumo directo ó inversor de conexión a red, y permite mantener controlada la máquina en casos de viento excesivo. “Esta innovación es puntera dentro del mundo de la minieólica, ya que permite tener un control total de la máquina en todo momento y obtener la mejor producción eólica cuando está en funcionamiento”, señala Juan de Dios Bornay. “Esto es debido a que esta herramienta contiene un algoritmo de cálculo para obtener la mayor potencia del viento. Este controlador ofrece, además, una amplia conectividad con el usuario, ya que dispone de conectividad USB, bluetooth, RS485, con protocolo modbus. Podemos, por tanto, afirmar que estos controladores, permiten que el aerogenerador funcione con su máxima eficiencia y bajo control en todo momento, algo que sólo ocurre con los aerogeneradores Bornay Wind+”.

Fabricados a mano y solo con energías renovables
En la versión de carga de baterías, el regulador MPPT permite cargar baterías de 12, 24 y 48 V y todo tipo de topologías. Dispone de una pantalla táctil con la que se pueden configurar todos los parámetros básicos (modelo de aerogenerador, voltaje de batería, tipo de batería y capacidad de la misma) y se puede tener una monitorización de las diferentes magnitudes (potencia, tensión, corriente y temperatura interna). Gracias al protocolo de comunicaciones ModBus empleado, el proyecto de I+D está implementando nuevas opciones de monitorización vía webserver, o monitorización con sistemas de monitorización externos, por ejemplo, el Victron Remote Monitoring, a través del Color Control o el Venus GX.

“Tanto los aerogeneradores como toda la electrónica son un producto propio de Bornay, con una base importante de investigación y desarrollo interno, ambos realizados desde el departamento de I+D+i de la compañía –apunta Bornay–. Nuestros aerogeneradores están fabricados 100% a mano para dotarlos de la máxima calidad posible; hemos eliminado cualquier proceso automatizado donde puedan existir fallos de calidad”. Hay más, porque toda la gama de potencias del referente de la minieólica, que va de los 800 a los 5.000 W, están fabricados consumiendo exclusivamente energías renovables.

Las características que marcan la diferencia de los aerogeneradores Bornay son “la fiabilidad, la robustez y la durabilidad, ya que están diseñados y fabricados con todo el know-how que aporta una experiencia de más de 45 años en el sector. Son fácilmente instalables y están fabricados con materiales de primera calidad, que garantizan una larga vida útil”. Otro de los aspectos clave es su mantenimiento. Tan sencillo como una única inspección anual, que consiste en un control visual de las partes móviles y un ajuste de toda la tornillería. Lo que asegura la durabilidad del equipo en óptimas condiciones.

Las hélices son ligeras y están fabricadas con distintas fibras de vidrio y de carbono mediante un proceso RTM, lo que aporta unas excelentes prestaciones de funcionamiento y duración. Incluso han pensado en la estética, caracterizada por líneas finas y elegantes para lograr su integración fácil y discreta en cualquier entorno.

“Bornay ha trabajado desde siempre con una política empresarial muy responsable –asegura Juan de Dios Bornay–. Somos ejemplo de sostenibilidad, puesto que todos los productos se fabrican en unas instalaciones bioclimáticas y autosuficientes, donde están ubicadas las dependencias de la empresa. Es una de las formas de contribuir con la sostenibilidad del planeta, además de realizar proyectos de responsabilidad social para dotar de energía renovable a zonas deprimidas donde la energía convencional no llega, como Tanzania, Congo o algunas poblaciones de Venezuela”.

Distribuidor de Victron Energy
Bornay, como distribuidor de Victorn Energy en España, dispone de un servicio técnico especializado en pre y post venta, que ayuda a la instalación e integración de los sistemas en función de las necesidades de los clientes. Actualmente, Victron Energy cuenta con una completa gama de productos, destinados principalmente a los sectores marino, energías renovables, automoción, industrial ó telecomunicaciones, entre otros. En el caso del mercado de las renovables, Victron Energy ofrece desde un regulador PWM para un pequeño panel solar en una caravana, hasta un complejo sistema de autoconsumo con acumulación en litio. [Debajo, inversor/cargador Phoenix Multiplus de Victron Energy]

Inversor/cargador Phoenix Multiplus de Victron Energy
Hoy la mayoría de sistemas están buscando mejoras en integración: integración entre equipos, con los usuarios, con otros equipamientos, con la red eléctrica, etc. Para ello, Victron Energy está mejorando día a día sus comunicaciones, con los protocolos VE.Bus y VE.Direct, o implantando sistemas blueetooth de comunicación con el usuario o incluso entre equipos.

Todo apunta al autoconsumo
Una de las últimas novedades tiene que ver con el autoconsumo, “hacia donde apuntan las tendencias de las renovables –explica Bornay–. Y todos los fabricantes somos conscientes de ello”. Por eso Victron ha introducido el sistema ESS para el autoconsumo, que consigue una integración total. “Otros fabricantes como SMA también disponen de múltiples productos para hacer que los sistemas pasen a ser una parte más de nuestra vivienda, integrando todas las funcionalidades”.

Bornay también distribuye SolarEdge, una marca que puede conseguir, además, un control muy exhaustivo de la planta o instalación fotovoltaica, y que permite controlar individualmente cada panel solar, mediante el uso de optimizadores. “Lo que convierte a SolarEdge en una de las mejores opciones a la hora de realizar una instalación de autoconsumo doméstico, ya que puedes utilizar diferentes marcas y modelos de módulos en una misma instalación, o utilizar cubiertas diferentes, con diferente grado de inclinación u orientación”. [Debajo, inversor monofásico de SolarEdge].

SolarEdge-inversor-monofasicoEn una vivienda adosada, por ejemplo, con una cubierta con chimenea o zonas de sombreado, SolarEdge permite utilizar al 100% su sistema, sin que esas sombras parciales afecten al total de la instalación. Especialmente en sistemas pequeños donde la mayoría de inversores disponen de un solo string para todos los módulos, por lo que una sombra, afecta a la totalidad del string. En este caso, la utilización de un sistema SolarEdge con un optimizador por cada módulo, convierte cada uno de ellos en un string, de modo que las sombras no afectan al resto de paneles que siguen produciendo el máximo de su potencia posible en cada caso.

Bornay también distribuye Solar Log, un equipo que permite la conectividad con una gama muy amplia de inversores existentes en el mercado, dotándolos de la funcionalidad de balance neto. En todos los casos, y con la finalidad de hacer más funcionales e integrar la instalación en el día a día, todos los sistemas incorporan infinidad de accesorios y funcionalidades para ello.

El EEBus, es un buen ejemplo de ello. Un estándar de comunicaciones que utilizan cada día más fabricantes, entre ellos SMA, y algunos de los fabricantes más importantes de electrodomésticos y que permite la comunicación entre el sistema de generación de autoconsumo y los consumos, permitiendo mejorar el ahorro energético y/o incrementar los niveles de autoconsumo de la vivienda en función de diferentes factores como radiación solar, estado de la instalación, necesidades de consumo… Por otro lado, existen infinidad de equipamientos como enchufes conmutadores bluetooth, accesorios de los fabricantes, etc, que permiten conectar y desconectar consumos remotamente a voluntad del usuario o automáticamente por parte del sistema de autoconsumo doméstico.

Almacenamiento con litio o plomo
La tecnología convencional de las baterías para instalaciones renovables estaba basada, hasta ahora, en la utilización de plomo, que sigue ganando la batalla en instalaciones muy grandes. Pero las baterías de litio ya están aquí y es necesario compararlas. Existen algunas diferencias importantes, entre las que cabe destacar:

– Peso: las baterías de litio pueden llegar a ser hasta 3 veces más ligeras que las de plomo.
– Eficiencia: las baterías de litio son igual de eficientes tanto en las cargas como en las descargas. En cambio en las baterías de plomo se pierde eficacia si se hacen cargas y descargas  profundas, incluso reduciendo en poco tiempo su propia capacidad.
– Descargas: en las baterías de litio se pueden hacer descargas prácticamente del 100% mientras que en las de plomo, como mucho, son del 80% y la mayoría de fabricantes no recomiendan hacer descargas superiores al 50%.
– Ciclos de vida: las nuevas baterías de litio poseen un número mayor de ciclos de carga respecto a las de plomo.
– Voltaje: las baterías de litio mantienen el voltaje más estable durante las descargas respecto a las baterías de plomo.
– Coste: aunque el precio actual del litio es más elevado que el plomo, el coste de las baterías de litio es más económico si se tiene en cuenta su vida útil.
– Impacto ambiental: las baterías de litio utilizan una tecnología más limpia y segura para el medio ambiente que las de plomo.

El problema fundamental es que, aunque muchas marcas parecen tener la tecnología del litio desarrollada, un porcentaje muy escaso de baterías instaladas es de este material. No todas las marcas distribuyen o recomiendan baterías de litio y las marcas que lo hacen, lo hacen en porcentajes pequeños, respecto del total de baterías instaladas. Marcas como SolarEdge o SMA disponen de inversores que son compatibles con las baterías de litio de las marcas Tesla ó LG, entre otras, que ya son una posibilidad real como elementos de almacenamiento de energía en las instalaciones de renovables.

“Las baterías van a permitirnos incrementar nuestro porcentaje de autoconsumo, hasta el 98% en algunos casos, en aquellas viviendas en las que nuestros hábitos de consumo o las demandas principales están fuera del horario de generación solar”, explica Juan de Dios Bornay. Una opinión generalizada es que las baterías encarecen una instalación de autoconsumo y, por lo tanto, incrementan el tiempo de amortización de estas instalaciones hasta el punto de hacerlas inviables.

Sin embargo, como todo, esta información debe de ser contrastada y analizarse en cada caso. Por ejemplo, si tenemos una vivienda donde nuestros hábitos de consumo son a primera hora de la mañana y a partir de las 6 de la tarde, con un consumo medio de entre 10 y 15 kW, y disponemos de una instalación solar fotovoltaica de 3 kW pico, nuestro ratio de autoconsumo directo va a ser muy bajo (10-30%). Sin embargo instalar una batería de litio va a permitir que nuestro ratio de autoconsumo se incremente hasta llegar a un 70-90% en la mayoría de los casos. En el primer caso, utilizar el 30% de producción solar va a retrasar enormemente la amortización de la instalación.

Bornay-bombeo-eolico-solar-Almansa (Albacete)Instalación híbrida eólico-solar para un bombeo de agua en Almansa (Albacete)

Instalaciones por todo el mundo
No es fácil escoger ejemplos de lo que pueden hacer los sistemas híbridos eólico–solares. En las fotos aportadas por Bornay para hacer este reportaje hay instalaciones de España, Portugal, México, Cabo Verde, Francia, Perú, Japón, Chile, Rumanía o Turquía. Y hasta de la Base Española Juan Carlos I de la Antártida. En el planeta entero los aerogeneradores de Bornay giran al viento para producir energía limpia. Así que hemos elegido dos.

En Perú, en una instalación de telecomunicaciones con mucho viento se ha realizado una instalación grande con estos equipos principales: Bornay Wind+ 25.3 de 5 kW de potencia nominal, y un inversor de conexión a red SolarEdge y MPPT con interface. La instalación es híbrida eólico–solar para poder dar servicio a todas las necesidades de consumo, tanto nocturno, como diurno de la estación.

La segunda instalación es un bombeo de agua en Almansa (Albacete). Con dos aerogeneradores, un 1500 a 24V, de una primera instalación, y un Wind+ 13 para el sistema de bombeo, además de baterías, paneles solares, inversor y sistema MPPT para los paneles. Esta instalación se realizó en dos fases, la primera para los consumos de la vivienda y la segunda para los consumos de un bombeo de agua. En el vídeo siguiente se puede ver el funcionamiento de la instalación: https://www.youtube.com/watch?v=ZNhQaa3aGIc

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