I. Crecimiento de la energía solar fotovoltaica + aplicaciones de almacenamiento de energía

Durante la última década, el mercado solar ha experimentado un enorme crecimiento. Con los precios continúan bajando, los sistemas solares fotovoltaicos (FV) se han convertido en una forma económica para que los usuarios residenciales reduzcan los costos de electricidad y las emisiones de carbono. Sin embargo, una limitación de los paneles solares es que solo pueden generar electricidad bajo condiciones de luz solar. Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías brindan una solución al capturar el exceso de energía solar durante el día y almacenarla para su uso por la noche.

La integración de sistemas de almacenamiento de energía de batería con los sistemas solares fotovoltaicos pueden traer numerosos beneficios adicionales, como proporcionar energía de respaldo durante cortes de red. También puede aumentar la tasa de autoconsumo de la energía solar generada, ya que el exceso de electricidad se puede almacenar en las baterías en lugar de alimentarse a la red. A medida que los sistemas residenciales de almacenamiento de energía solar se vuelven cada vez más frecuentes, actualmente hay dos formas principales de integrar paneles solares fotovoltaicos y baterías de almacenamiento: sistemas acoplados en CC y sistemas acoplados en CA, cada uno con sus propias ventajas y desventajas,Adecuado para diferentes escenarios.

II.corriente continua-Sistemas de almacenamiento de energía solar y energía acoplados

2.1Principio de funcionamiento de los sistemas acoplados en CC

En un sistema acoplado en CC, la corriente continua (CC) de los paneles solares se puede transferir directamente a las baterías del sistema a través de un controlador de carga, sin necesidad de conversión a corriente alterna (CA) a través de un inversor. La electricidad para alimentar electrodomésticos o aplicaciones conectadas a la red todavía necesita convertirse a CA a través de un inversor, pero solo se requiere un inversor, lo que simplifica la estructura del sistema acoplado en CC.

2.2 Ventajas del acoplamiento de CC

La principal ventaja de un sistema acoplado en CC radica en su mayor eficiencia general del sistema, ya que la energía solar se genera en forma de CC, eliminando la necesidad de etapas innecesarias de conversión de CC a CA y CA a CC, evitando así las pérdidas de conversión del 3% al 5% introducidas por el acoplamiento de CA en cada dirección de flujo de energía (solar a batería, batería a carga). Mantener la energía solar en forma de CC también facilita el "cambio de carga" eficiente, donde el exceso de energía fotovoltaica se puede almacenar directamente en las baterías en lugar de alimentarse a la red. En este escenario, el banco de baterías actúa efectivamente como una carga controlable, absorbiendo el exceso de generación solar.

2.3 DesastreVentajas del acoplamiento de CC

Preocupaciones de seguridad:

En comparación con el cableado de CA, el cableado de CC presenta mayores riesgos, como la necesidad de conductos metálicos cuando se instala en interiores.

Mayor complejidad de hardware:

Los sistemas acoplados en CC requieren un inversor bidireccional dedicado capaz de administrar la entrada solar y las conexiones de la batería en el bus de CC. Los costos de diseño e instalación de estos sistemas de inversores integrados son inicialmente más altos. Además, la coordinación en tiempo real de la generación solar, los estados de carga / descarga de la batería y la gestión de carga agrega complejidad operativa.

2.4 Cuándo usar inversores acoplados a CC

DEl acoplamiento C es adecuado en las siguientes situaciones:

1.Maximizar la entrada de energía del panel solar al banco de baterías es su objetivo principal.

2.Todavía no tiene un sistema solar existente con un inversor conectado a la red.

YoI. Sistemas de almacenamiento de energía solar y energía acoplados a CA

3,1 Principio de funcionamiento de los sistemas acoplados a CA

En un sistema acoplado a CA, la corriente continua (CC) de los paneles solares debe convertirse completamente por un inversor en corriente alterna (CA) para alimentar los electrodomésticos o la red. Sin embargo, para cargar las baterías, la CA debe convertirse nuevamente en CC por un inversor adicional. Además, la CC de las baterías de descarga también debe convertirse nuevamente en CA, lo que significa que en el modo de alimentación por batería, la electricidad debe someterse a un total de tres procesos de conversión.

3.2Ventajas del acoplamiento de CA

El proceso de cableado e instalación de un sistema acoplado a CA es más simplificado, significativamente más fácil que los métodos tradicionales acoplados a CC. Proporciona una solución de adaptación rentable para integrar sin problemas el almacenamiento de energía de la batería en los sistemas fotovoltaicos solares conectados a la red existentes. Además, los sistemas acoplados a CA pueden hacer paralelas simultáneamente las salidas del inversor solar y el banco de baterías al bus de CA durante el día, aumentando así la utilización de energía y reduciendo los costes, mejorando la capacidad de suministro de energía durante el día.

3.3 Desventajas del acoplamiento de CA

Intercambio de eficiencia:

Los sistemas acoplados a CA implican múltiples conversiones entre fuentes de CC y CA, lo que resulta en algunas pérdidas de conversión, aunque estas pérdidas suelen ser pequeñas.

3.4 Cuándo usar el acoplamiento de CA

El acoplamiento de CA es adecuado en las siguientes situaciones:

1.El usuario ya tiene una instalación solar madura conectada a la red.

2.La demanda máxima de energía del usuario o el consumo principal de electricidad se produce durante el día.

IV.Consideraciones clave de diseño para sistemas de almacenamiento de energía solar + energía

Al evaluar las opciones del sistema acoplado a CC y acoplado a CA, algunos factores clave para analizar incluyen:

•Tasa esperada de autoconsumo:

El acoplamiento de CC utilizará más directamente la generación solar. Para sistemas fuera de la red, puede aumentar significativamente el autoconsumo de energía fotovoltaica local.

•Requisitos de energía de respaldo:

El acoplamiento de CC es más ventajoso para usar baterías para proporcionar energía de respaldo ininterrumpida a cargas críticas durante cortes de red.

•Conveniencia de la retroadaptación frente a la nueva instalación:

El acoplamiento de CA simplifica enormemente la dificultad de reequipar el almacenamiento de energía en un sistema solar existente. En contraste, el acoplamiento de CC ofrece una optimización más conveniente para un nuevo sistema integración.

•Planes de expansión futuros: 

El acoplamiento de CA mantiene la modularidad en la matriz solar y el tamaño de la batería, proporcionando flexibilidad para la expansión del sistema si es necesario.

•Programas de incentivo y requisitos reglamentarios: 

Algunas políticas de incentivo o especificaciones técnicas pueden favorecer el acoplamiento de CC o CA, y las reglas de interconexión de red relevantes también pueden influir en la elección.

En resumen, mientras que los sistemas de almacenamiento de energía solar acoplados en CC y acoplados en CA ofrecen beneficios significativos, se deben sopesar de manera integral múltiples factores al tomar una decisión. Si el usuario ya tiene instalados paneles solares y busca integrar el almacenamiento de energía, un sistema acoplado en CA suele ser un método de instalación de retroadaptación más rentable y rápido.

Por el contrario, si se implementa un nuevo sistema integrado de almacenamiento solar y de energía desde cero, el sistema acoplado a CC más eficiente puede ser la opción preferida. Aunque su costo de instalación inicial puede ser ligeramente mayor, el aumento de la eficiencia durante el ciclo de vida del sistema podría ahorrar costos operativos sustanciales.