Para los hoteles e instalaciones comerciales situados en regiones sin conexión a la red o con una red débil, garantizar un suministro eléctrico estable y rentable es un reto operativo persistente. La elevada y continua demanda de energía, combinada con una fuerte dependencia de los generadores diésel, suele traducirse en un consumo excesivo de combustible, un mantenimiento frecuente y un mayor riesgo operativo.

Este proyecto se centra en una aplicación hotelera sin conexión a la red en Yemen, donde no existe una red eléctrica estable. Para hacer frente a estos retos, el equipo de ingenieros de UE diseñó un sistema fotovoltaico híbrido de 250 kW combinado con un sistema de almacenamiento de energía en baterías de alto voltaje (BESS) de 570 kWh.. Esta solución integra energía solar, almacenamiento en baterías, generadores diésel y un sistema de gestión de la energía (EMS) en una arquitectura híbrida coordinada.

El sistema completo se ha sometido a exhaustivas pruebas en fábrica y ya está listo para su envío. En las secciones siguientes se describen la configuración del sistema y los principales detalles de diseño.

1. Desafíos del proyecto

Condiciones complejas del tejado

El hotel presenta una cubierta fragmentada con una superficie útil limitada. Los módulos fotovoltaicos deben distribuirse en varias secciones del tejado con diferentes orientaciones, mientras que el sombreado parcial es inevitable debido a limitaciones estructurales.

En tales condiciones, los sistemas fotovoltaicos convencionales con una cantidad limitada de canales MPPT sufren a menudo importantes pérdidas por desajuste, lo que provoca una reducción del rendimiento energético y un rendimiento inestable del sistema.

Limitaciones operativas del generador diésel

En situaciones aisladas, los generadores diésel suelen ser la fuente de energía primaria o de reserva. Sin embargo, los generadores sólo funcionan con la máxima eficiencia dentro de un rango de carga específico (rango de carga entre 30% y 80% de capacidad nominal).

El funcionamiento a baja carga durante mucho tiempo puede provocar una combustión incompleta, la acumulación de carbón (apilamiento húmedo), un mayor desgaste mecánico y mayores costes de mantenimiento. Por el contrario, el funcionamiento con sobrecarga puede causar inestabilidad de la tensión y la frecuencia, lo que afecta negativamente a los equipos sensibles del hotel.

Estabilidad de la potencia y variabilidad de la carga

Las operaciones del hotel requieren un suministro eléctrico continuo y estable, mientras que las cargas eléctricas fluctúan significativamente a lo largo del día debido al aire acondicionado, los equipos de cocina, los ascensores y otras cargas que se ponen en marcha con frecuencia.

Como los generadores diésel responden con lentitud a los rápidos cambios de carga, mantener la tensión y la frecuencia estables es todo un reto y puede dar lugar a interrupciones del suministro y quejas de los clientes. Por eso, el sistema híbrido debe responder rápidamente a las variaciones de carga y equilibrar dinámicamente la potencia para garantizar un funcionamiento estable y fiable.

Descripción general del diseño del sistema

Para hacer frente a estos retos, se seleccionó una arquitectura de cadenas fotovoltaicas + inversores híbridos + grupos de baterías + sistema de gestión de energía eléctrica para garantizar la compatibilidad con los generadores diésel existentes en el hotel. El sistema se basa en inversores híbridos conectados en paralelo, lo que permite una distribución flexible de la energía, redundancia y escalabilidad futura.

Especificaciones

Inversores híbridos:

5 inversores híbridos de 50 kW que funcionan en paralelo (250 kW en total)

Sistema de almacenamiento de energía:

5 grupos de baterías de litio de alto voltaje de 114 kWh

Capacidad total de almacenamiento: 570 kWh

Sistema de control:

El controlador EMS integrado coordina la generación fotovoltaica, el funcionamiento de la batería, la demanda de carga y la potencia del generador diésel.

Estrategia multiMPPT para tejados complejos

La compleja disposición de la cubierta, el desajuste de las cadenas fotovoltaicas y el sombreado parcial se identificaron como riesgos clave para el rendimiento del sistema a largo plazo. Para mitigar estos riesgos, se adoptó una arquitectura multiMPPT. Cada inversor híbrido está equipado con 4 seguidores MPPT independientes, y cada MPPT soporta 2 cadenas fotovoltaicas. Esta configuración permite que cadenas fotovoltaicas con diferentes orientaciones y condiciones de sombreado funcionen de forma independiente.

Este enfoque minimiza las pérdidas de energía causadas por el desajuste y el sombreado parcial, garantizando una mayor utilización fotovoltaica global y un rendimiento del sistema más predecible a lo largo del tiempo. Para proyectos comerciales con condiciones de instalación no ideales, la capacidad multiMPPT es un factor crítico para maximizar el retorno de la inversión.

Integración de generadores diésel controlados por EMS

Los generadores diesel alcanzan una eficiencia y fiabilidad óptimas cuando funcionan dentro de un rango de carga definido, normalmente entre 30% y 80% de capacidad nominal. En los sistemas híbridos sin control centralizado, los generadores pueden funcionar con frecuencia a baja carga durante periodos de alto rendimiento solar, lo que acelera el desgaste y aumenta el consumo de combustible.

El EMS desempeña un papel fundamental en este proyecto. Recoge datos en tiempo real de los inversores híbridos, el sistema de baterías, los generadores diésel y las cargas del emplazamiento.

A partir de estos datos, el EMS gestiona activamente los flujos de energía para garantizar que:

• Los generadores diésel funcionan dentro de su rango de carga óptimo.
• Se da prioridad a la energía solar siempre que esté disponible.
• El almacenamiento en baterías absorbe el exceso de energía o suministra energía durante los picos de demanda.

Esta estrategia de control coordinado mejora la eficiencia del combustible, reduce la tensión del generador y mejora la estabilidad general del sistema.

1. Pruebas en fábrica y validación del sistema antes de la entrega

Antes de su envío, el sistema completo se sometió a exhaustivas pruebas en fábrica:

-Verificación de carga y descarga entre inversores y grupos de baterías.

-Pruebas de funcionamiento en paralelo de los cinco inversores híbridos.

-Verificación de la supervisión, comunicación y lógica de control del EMS

Las pruebas previas a la entrega son especialmente importantes para los proyectos en el extranjero, ya que minimizan los riesgos de la puesta en marcha y garantizan un proceso de instalación in situ más fluido.

Valor del proyecto y beneficios operativos

La solución híbrida FV + ESS ofrece ventajas operativas y comerciales tangibles:

• Suministro eléctrico estable 24 horas al día, 7 días a la semana, para que el hotel funcione sin interrupciones
• Menor esfuerzo de mantenimiento en los generadores diésel
• Mayor flexibilidad y escalabilidad del sistema para futuras ampliaciones

Al combinar energía solar, batería de litio de alto voltaje y control inteligente, el sistema ofrece una alternativa fiable y rentable a la generación de energía exclusivamente diésel.

Aplicaciones más allá de este proyecto

Esta solución también puede reproducirse y personalizarse para otros emplazamientos comerciales e industriales con características de carga y condiciones de red comparables, por ejemplo: 

* Resorts

* Edificios comerciales en regiones sin red o con una red débil

* Instalaciones industriales remotas

* Modernización de los sistemas de energía diésel-híbridos

Conclusión

Este proyecto demuestra cómo un sistema híbrido FV + ESS cuidadosamente diseñado puede hacer frente a los retos reales de las aplicaciones comerciales sin conexión a la red. Gracias a un cuidadoso diseño del sistema, la optimización multiMPPT, la integración diésel controlada por EMS y unas exhaustivas pruebas en fábrica, la solución ofrece fiabilidad técnica y valor económico a largo plazo.

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