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Inspección e ingeniería acreditadas de plantas de energía solar

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Imágenes de electroluminiscencia (EL) en paneles solares

Imágenes de electroluminiscencia, La electroluminiscencia (EL), un fenómeno óptico y eléctrico, se refiere al estado de emisión de luz en respuesta a la corriente eléctrica o a un campo eléctrico muy fuerte que atraviesa el material.

Es de gran interés entre las pruebas de calidad de paneles fotovoltaicos, ya que detecta defectos graves que son invisibles a simple vista y no pueden detectarse mediante imágenes térmicas. Se lleva a cabo para detectar los daños que se producen durante la fabricación, el montaje o el transporte de los paneles solares célula por célula.

Mecanismo de revisión;

La electroluminiscencia tiene el mismo concepto que un diodo emisor de luz (LED). Esta prueba, que es una radiografía de los paneles solares, permite detectar a tiempo las piezas que muestran el efecto de resistencia a la corriente y los defectos que causarán problemas en el futuro.

Dispositivo fotográfico de electroluminiscencia

Como se muestra en la imagen superior, se conecta una fuente de alimentación al panel solar en una zona cerrada y oscura, proporcionando la tensión adecuada para alcanzar la corriente de cortocircuito. A continuación, se fotografía el panel con una cámara situada a una distancia fija del panel solar y se analiza la imagen con un programa especial.

¿Qué defectos y problemas podemos detectar con la electroluminiscencia?

  • Microfracturas
  • Defectos de producción.
  • Defectos causados por el envío.
  • PID.
  • Corrosión
  • LETID.

El grosor de las células producidas hoy en día es inferior a 200 micrómetros (µm= 1*10-6). Por lo tanto, estas células son frágiles por naturaleza. Deben manipularse con cuidado y precisión.

Hay muchas razones para la formación de microfracturas en las células fotovoltaicas.

Entonces, ¿cuál es la causa de estas fracturas invisibles a simple vista?

  1. En la fase de fabricación de paneles solares;

Las microfracturas pueden producirse en muchas etapas, como el corte de las células, el proceso de encordado de las células y el proceso de soldadura.

Los fabricantes de paneles solares comprueban con imágenes de electroluminiscencia la detección de estas grietas en dos etapas, antes y después del proceso de laminación, como parte de sus procedimientos de garantía de calidad. Según los resultados de la inspección, clasifican los paneles de acuerdo con sus normas de calidad internas.

Además de las microfracturas, también pueden detectarse otros defectos. La siguiente tabla resume los tipos de defectos más comunes.

Daños en el panel solar Soldadura débil Soldadura débil Grieta Penetrada Rasguño
Tipos de daños en los paneles solares
  • Durante el envío y el transporte;

Pueden producirse microfracturas cuando los paneles se transportan desde las fábricas de producción al lugar del proyecto. Esto se debe a que los paneles se embalan con métodos incorrectos o a que no se siguen las instrucciones del manual de transporte especificadas por el fabricante.

Daños causados por carretillas elevadoras durante el transporte de paneles solares
Daños causados por carretillas elevadoras durante el transporte
Daños durante el transporte de paneles solares
Paneles solares en fase de transporte
Imágenes EL de paneles solares dañados durante el transporte
Imágenes EL de paneles dañados durante el transporte
  • Durante la fase de instalación;

Pueden producirse durante la descarga de los paneles o el montaje de los mismos en el lugar del proyecto.

Daños en los paneles solares durante la fase de instalación
Daños en los paneles solares durante la fase de instalación

Las imágenes El resultado de la inspección que realizamos tras la instalación son las siguientes. Como puede observarse, hay muchas fracturas ramificadas / activas en los paneles que pueden causar caídas de potencia.

Imágenes EL de paneles solares dañados durante la instalación
Imágenes manuales de paneles dañados durante la instalación
Imágenes EL de paneles solares dañados durante la instalación
Imágenes manuales de paneles dañados durante la instalación
  • Fase de mantenimiento y explotación;

Existen muchos factores, como el uso de métodos de limpieza inadecuados para los paneles, el hecho de que el personal de mantenimiento y operaciones se pare/camine sobre los paneles u otras condiciones ambientales.

  • Alta velocidad del viento.
  • Granizo cayendo con fuerza
  • Carga de nieve pesada
  • Diferencia de temperatura entre el día y la noche (ciclo térmico)

Problemas causados por las microfracturas

Determinar los problemas causados por las microfracturas, las razones de su aparición, el impacto sobre la eficacia de los paneles o el proyecto en su conjunto es una de las cuestiones complejas en los proyectos de SPP, ya que depende de muchos detalles y cuestiones técnicas.

Desde el punto de vista del fabricante, la presencia de una microfractura en un panel no significa necesariamente que todo el panel esté dañado o sea inadecuado.

Los fabricantes de paneles evalúan los paneles según normas de calidad internas, teniendo en cuenta la trayectoria (forma) y el número de microfracturas y si estas fracturas impiden el paso de la corriente en algunas partes de la célula, y si las partes dañadas deben aislarse de la célula fotovoltaica.

Las microfracturas que provocan zonas inactivas tienen un impacto directo en la producción de la célula y, por tanto, en la productividad de todo el panel. Además, provocará pérdidas por desajuste entre conjuntos (Mismatch Loss).

Las microfracturas que conducen al aislamiento de una parte de la célula provocan la aparición de puntos calientes, lo que significa que la temperatura de la parte aislada de la célula se eleva a altas temperaturas y

  • Degradación de la lámina posterior
  • Delaminación
  • Degradación de la energía

habrá dado lugar a muchos problemas diferentes.

Las microfracturas pueden expandirse y propagarse en función de las condiciones de funcionamiento de los paneles en el campo, la carga de viento/nieve, las tensiones mecánicas de los paneles y las diferencias de temperatura de los paneles.

Estándares mundiales en la obtención de imágenes por electroluminiscencia

  • IEC TS 60904-13:2018

Autor:

Betül Halil
Betül Halil

Solarian Energy Alcance de la acreditación TÜRKAK

Puede acceder al alcance de la acreditación TURKAK de Solarian Energy aquí.

¿Por qué debería hacer auditar su inversión en energía solar por una organización acreditada?

1. ¿Qué es la acreditación y la organización acreditada?

La acreditación es una infraestructura de calidad establecida para respaldar la fiabilidad y validez de los estudios realizados por los organismos de evaluación de la conformidad y, por tanto, de los documentos de confirmación de la conformidad (informes de ensayo e inspección, certificados de calibración, certificados de sistemas de gestión, certificados de certificación de productos, certificados de certificación de personal, etc.) emitidos como resultado de estos estudios.

La acreditación de los organismos de evaluación de la conformidad se lleva a cabo sobre la base de las normas internacionales que establecen los criterios de cualificación de los organismos de evaluación de la conformidad pertinentes, los requisitos específicos del sector y los requisitos aceptados a nivel mundial establecidos en los documentos de orientación determinados por los organismos de acreditación regionales o internacionales.

Un producto o servicio con un certificado de conformidad emitido por un organismo de evaluación de la conformidad acreditado inspira confianza en que cumple los requisitos aplicables a dicho producto o servicio. Gracias a la acreditación sistemática se contribuye a la eliminación de las barreras técnicas al comercio.

2. ¿Por qué trabajar con un organismo acreditado?

Las organizaciones acreditadas prestan sus servicios de acuerdo con una infraestructura de calidad basada en las normas y reglas pertinentes del sector. Las pruebas, los estudios y los exámenes no son subjetivos, sino objetivos y reproducibles. Las organizaciones acreditadas muestran su trabajo a las instituciones acreditadas durante las auditorías periódicas. Se anulará la acreditación de los organismos de inspección que no sean conformes en su trabajo.

Los servicios de inspección realizados en instalaciones de energía solar son estudios que implican mediciones y experimentos precisos. Los procedimientos que determinan la calidad de la medición, como la calibración del equipo utilizado en estos estudios, la creación de un presupuesto de incertidumbre, las verificaciones provisionales, la competencia del personal de inspección que realizará este servicio, forman parte de la acreditación. Las organizaciones acreditadas proporcionan servicios de medición repetibles y precisos.

3. ¿Todas las organizaciones acreditadas pueden prestar servicios en el ámbito de la energía solar?

Las organizaciones acreditadas tienen alcances de acreditación que especifican sus competencias. Los servicios ofrecidos fuera del alcance no están acreditados. El ámbito de acreditación de Solarian especializado en inversión en energía solar está disponible aquí.

4. ¿Es Solarian una organización acreditada internacionalmente?

Solarian es una organización acreditada internacionalmente por TÜRKAK con el número de acreditación AB-0649-M. La acreditación de Solarian tiene validez internacional ya que Türkak es miembro del Programa Europeo de Cooperación para la Acreditación.

5. ¿Cómo puedo saber si una organización está acreditada?

Las organizaciones acreditadas en Turquía están registradas en la base de datos de TÜRKAK. Puede buscar escribiendo el nombre de la organización en https://secure.turkak.org.tr/kapsam/search y ver el alcance de la acreditación de la organización.

6. La organización indica que está acreditada en el extranjero. ¿Es válida esta acreditación en Turquía?

No hay ningún obstáculo para que los organismos de certificación de origen extranjero que operan en Turquía presten servicios a sus clientes en Turquía si están acreditados por un organismo de acreditación nacional miembro del Sistema Europeo de Cooperación para la Acreditación (EA) y la extensión de la empresa correspondiente en Turquía se especifica dentro del alcance de esta acreditación.

6. ¿Cómo puedo ponerme en contacto con Solarian?

Puede ponerse en contacto con nosotros rellenando el siguiente formulario.

Lo que nos encontramos durante las inspecciones de las centrales solares

Otra cuestión con la que se encuentran las empresas de EPC durante la fase de inversión en energía solar es «¿Cuánto es el resultado final?». Cuando se llega a este punto, se empieza a cuestionar la calidad del trabajo realizado. En esta fase, escuchará al inversor decir que comprará paneles, comprará inversores y utilizará el resto. Entonces, ¿utilizar estos grupos de productos fabricados en Alemania hace que la inversión en SPP sea realmente de alta calidad?

He intentado recopilar algunas de las situaciones con las que nos hemos encontrado punto por punto a continuación. Espero que le resulte útil.

1- Defectos de producción de los paneles y conformidad con la garantía

Creo que esta parte es la más importante. Los fabricantes de paneles solares proporcionan un manual de usuario sobre el montaje de los paneles. Cómo montar el panel y cómo no montarlo. Aunque se trate del mismo panel, los distintos fabricantes tienen discursos diferentes sobre este tema. En primer lugar, vemos que a veces no se presta atención a estas advertencias sobre el terreno. En este punto, los daños que una aplicación defectuosa puede causar al panel varían según la aplicación, pero lo más importante es que el panel queda fuera de garantía.

¿A qué se refiere? Si hay fracturas celulares en el panel, si hay un defecto de producción, el fabricante puede excluirle de la garantía por haber instalado las abrazaderas en el borde corto. Son dos cuestiones independientes, pero un fabricante malintencionado puede sin duda utilizar esto en su beneficio.

También encontramos degradación y fracturas internas en los paneles. En muchos lugares se encuentran paneles de «mala calidad» que provocan pérdidas de energía. Por desgracia, también hay marcas de fabricantes de primer nivel que producen de esta manera.

Nos encontramos con este problema muchas veces en las centrales eléctricas que se están construyendo.

2- La puesta a tierra es importante. Su SPP no se considera adecuada sólo porque Megger haya dado conformidad en la barra equipotencial.

La puesta a tierra es incluso muy importante. La puesta a tierra es muy importante tanto en la protección contra corrientes de fuga como en las mediciones de aislamiento de los inversores y en muchas partes del sistema en su conjunto. No hace falta que esté muy familiarizado con este tema, pero piense así, la corriente eléctrica tiene que ir en una dirección. Para que no vaya por donde usted no quiere que vaya, usted facilita los caminos que tiene que tomar. Si usted no la facilita, entonces empieza a ir por caminos que usted no quiere que vaya. Daña sus aparatos y su centralita.

Asegúrese de que su construcción y sus dispositivos eléctricos están bien conectados a tierra. Si hay transiciones como cobre/aluminio en los elementos de puesta a tierra, utilice material bimetálico. La puesta a tierra no es una broma, es costosa.

3- La construcción debe clavarse correctamente. No debe estirarse para su posterior corrección, sino fijarse firmemente a las abrazaderas.

Cuando los pilotes se clavan de forma incorrecta durante el proceso de hincado, o bien no se advierte el error o, cuando se advierte, es difícil retirarlos y volver a clavarlos. En esta fase, la superestructura se estira con arcos hasta que se asienta. Al final de este proceso, se genera una gran fuerza en los paneles. A la menor carga de nieve/viento, la superficie de los paneles se agrieta.

Las abrazaderas que no se fijan con torsión hacen que los paneles vuelen con el viento. Es necesario asegurarse de que todas las abrazaderas estén bien sujetas.

4- Hay que tener cuidado al tirar de los cables. No deben doblarse demasiado y deben protegerse del sol.

Los cables de CC están a veces muy retorcidos y a veces hay partes bajo el sol. Estos cables se dañan a largo plazo. Muestra su primer síntoma dando el inversor un fallo de aislamiento haciendo un chasis. Si no se controla, puede pasar de la corriente de fuga que daña los paneles a dañar otros paneles del mismo MPPT. Hay que tener mucho cuidado. Este error es un error muy común con el que nos encontramos.

5- Excrementos de pájaros, paneles dañados y limpieza general del lugar

Después de invertir millones de dólares, no debería ser tan difícil limpiar la hierba de las instalaciones. Los excrementos de pájaros y las hierbas que llegan al nivel de los paneles los dañan. En el punto donde hacen sombra, la temperatura sube y se produce un punto caliente y esa parte del panel pierde su funcionalidad. Los problemas de puntos calientes llegan a otras celdas con el tiempo y dejan el panel inservible.

Los paneles dañados por piedras o balas deben sustituirse inmediatamente. Aunque la tensión de entrada y salida de las células es de 0,6V, la diferencia de potencial con la tierra es de 300V-400V. Si se combina con problemas como fugas de agua, cortocircuitos, etc., puede provocar daños muy graves e incendios. Los paneles dañados deben retirarse inmediatamente del sistema y sustituirse.

6- Problemas de sombra

El sombreado provoca aumentos de temperatura muy graves en las partes sombreadas de los paneles. Se producen puntos calientes y se pierde producción.

7- Hilos no conectados al inversor

Esta es una de las situaciones más interesantes que nos hemos encontrado. Se ha realizado la inversión, pero no todas las cadenas están conectadas. ¿Quizás algunas de sus cadenas nunca se han activado?

8- Errores de montaje

¿Es correcto colocar conectores dentro de los perfiles C que retienen agua, aunque sean impermeables? En caso de fuga de agua en los conectores, tanto la instalación queda inutilizada como la alta tensión y corriente del sistema crean peligro de muerte. Por desgracia, no hay mucha protección contra las descargas en el lado de corriente continua.

¿O los bordes cortantes de los metales en las rutas de los cables no están suficientemente limados? Los cables de CA, que se mueven expandiéndose y contrayéndose en las transformaciones frío-calor, se cortan al entrar en contacto con estos puntos. Al cabo de poco tiempo, se produce un cortocircuito fase-tierra, que inutiliza el sistema y crea un riesgo de muerte.

8- La explotación y el mantenimiento se planifican durante la fase de construcción y adquisición. No es un servicio que se obtenga fácilmente a posteriori.

En las instalaciones de SPP, ya se trate de la infraestructura SCADA, de la infraestructura de supervisión, de los conductos de cables o de la disposición de los transformadores, el diseño siempre está pensado para facilitar el control y la intervención posteriores. En esta fase, para muchos inversores que no participan en el proceso, anotar un valor de producción en el inversor equivale a una aceptación temporal. Se trata de un enfoque muy equivocado. Si las vías de acceso y las rutas de los cables no se diseñan adecuadamente, si los valores del transformador no se controlan a distancia, si las tensiones y los reactivos no se supervisan, no es fácil prevenir los problemas. Cada operación que haya que hacer en el futuro supondrá costes adicionales.

Lo que nos encontramos durante las inspecciones de las centrales solares

Otra cuestión con la que se encuentran las empresas de EPC durante la fase de inversión en energía solar es «¿Cuánto es el resultado final?». Cuando se llega a este punto, se empieza a cuestionar la calidad del trabajo realizado. En esta fase, escuchará al inversor decir que comprará paneles, comprará inversores y utilizará el resto. Entonces, ¿utilizar estos grupos de productos fabricados en Alemania hace que la inversión en SPP sea realmente de alta calidad?

He intentado recopilar algunas de las situaciones con las que nos hemos encontrado punto por punto a continuación. Espero que le resulte útil.

1- Defectos de producción de los paneles y conformidad con la garantía

Creo que esta parte es la más importante. Los fabricantes de paneles solares proporcionan un manual de usuario sobre el montaje de los paneles. Cómo montar el panel y cómo no montarlo. Aunque se trate del mismo panel, los distintos fabricantes tienen discursos diferentes sobre este tema. En primer lugar, vemos que a veces no se presta atención a estas advertencias sobre el terreno. En este punto, los daños que una aplicación defectuosa puede causar al panel varían según la aplicación, pero lo más importante es que el panel queda fuera de garantía.

¿A qué se refiere? Si hay fracturas celulares en el panel, si hay un defecto de producción, el fabricante puede excluirle de la garantía por haber instalado las abrazaderas en el borde corto. Son dos cuestiones independientes, pero un fabricante malintencionado puede sin duda utilizar esto en su beneficio.

También encontramos degradación y fracturas internas en los paneles. En muchos lugares se encuentran paneles de «mala calidad» que provocan pérdidas de energía. Por desgracia, también hay marcas de fabricantes de primer nivel que producen de esta manera.

Nos encontramos con este problema muchas veces en las centrales eléctricas que se están construyendo.

2- La puesta a tierra es importante. Su SPP no se considera adecuada sólo porque Megger haya dado conformidad en la barra equipotencial.

La puesta a tierra es incluso muy importante. La puesta a tierra es muy importante tanto en la protección contra corrientes de fuga como en las mediciones de aislamiento de los inversores y en muchas partes del sistema en su conjunto. No hace falta que esté muy familiarizado con este tema, pero piense así, la corriente eléctrica tiene que ir en una dirección. Para que no vaya por donde usted no quiere que vaya, usted facilita los caminos por los que tiene que ir. Si usted no la facilita, entonces empieza a ir por caminos que usted no quiere que vaya. Daña sus aparatos y su centralita.

Asegúrese de que su construcción y sus dispositivos eléctricos están bien conectados a tierra. Si hay transiciones como cobre/aluminio en los elementos de puesta a tierra, utilice material bimetálico. La puesta a tierra no es una broma, es costosa.

3- La construcción debe clavarse correctamente. No debe estirarse para su posterior corrección, sino fijarse firmemente a las abrazaderas.

Cuando los pilotes se clavan de forma incorrecta durante el proceso de hincado, el error no se nota o, cuando se nota, es difícil retirarlo y volver a clavarlo. En esta fase, la superestructura se estira con arcos hasta que se asienta. Al final de este proceso, se genera una gran fuerza en los paneles. A la menor carga de nieve/viento, la superficie de los paneles se agrieta.

Las abrazaderas que no se fijan con torsión hacen que los paneles vuelen con el viento. Es necesario asegurarse de que todas las abrazaderas estén bien sujetas.

4- Hay que tener cuidado al tirar de los cables. No deben doblarse demasiado y deben protegerse del sol.

Los cables de CC están a veces muy retorcidos y a veces hay partes bajo el sol. Estos cables se dañan a largo plazo. Muestra su primer síntoma dando el inversor un fallo de aislamiento haciendo un chasis. Si no se controla, puede pasar de la corriente de fuga que daña los paneles a dañar otros paneles del mismo MPPT. Hay que tener mucho cuidado. Este error es un error muy común con el que nos encontramos.

5- Excrementos de pájaros, paneles dañados y limpieza general del lugar

Después de invertir millones de dólares, no debería ser tan difícil limpiar la hierba de las instalaciones. Los excrementos de pájaros y las hierbas que llegan al nivel de los paneles los dañan. En el punto donde hacen sombra, la temperatura sube y se produce un punto caliente y esa parte del panel pierde su funcionalidad. Los problemas de puntos calientes llegan a otras celdas con el tiempo y dejan el panel inservible.

Los paneles dañados por piedras o balas deben sustituirse inmediatamente. Aunque la tensión de entrada y salida de las células es de 0,6V, la diferencia de potencial con la tierra es de 300V-400V. Si se combina con problemas como fugas de agua, cortocircuitos, etc., puede provocar daños muy graves e incendios. Los paneles dañados deben retirarse inmediatamente del sistema y sustituirse.

6- Problemas de sombra

El sombreado provoca aumentos de temperatura muy graves en las partes sombreadas de los paneles. Se producen puntos calientes y se pierde producción.

7- Hilos no conectados al inversor

Esta es una de las situaciones más interesantes que nos hemos encontrado. Se ha realizado la inversión, pero no todas las cadenas están conectadas. ¿Quizás algunas de sus cadenas nunca se han activado?

8- Errores de montaje

¿Es correcto colocar conectores dentro de los perfiles C que retienen agua, aunque sean impermeables? En caso de fuga de agua en los conectores, tanto la instalación queda inutilizada como la alta tensión y corriente del sistema crean peligro de muerte. Por desgracia, no hay mucha protección contra las descargas en el lado de corriente continua.

¿O los bordes cortantes de los metales en las rutas de los cables no están suficientemente limados? Los cables de CA, que se mueven expandiéndose y contrayéndose en las transformaciones frío-calor, se cortan al entrar en contacto con estos puntos. Al cabo de poco tiempo, se produce un cortocircuito fase-tierra, que inutiliza el sistema y crea un riesgo de muerte.

8- La explotación y el mantenimiento se planifican durante la fase de construcción y adquisición. No es un servicio que se obtenga fácilmente a posteriori.

En las instalaciones de SPP, ya se trate de la infraestructura SCADA, de la infraestructura de supervisión, de los conductos de cables o de la disposición de los transformadores, el diseño siempre está pensado para facilitar el control y la intervención posteriores. En esta fase, para muchos inversores que no participan en el proceso, anotar un valor de producción en el inversor equivale a una aceptación temporal. Se trata de un enfoque muy equivocado. Si las vías de acceso y las rutas de los cables no se diseñan adecuadamente, si los valores del transformador no se controlan a distancia, si las tensiones y los reactivos no se supervisan, no es fácil prevenir los problemas. Cada operación que haya que hacer en el futuro supondrá costes adicionales.

Seguridad y gestión de riesgos en los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS)

Aunque los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) de las centrales solares hacen que la energía renovable sea compatible y sostenible con las redes existentes, la seguridad y la gestión de riesgos de estos sistemas pasan a un primer plano. Desde los riesgos de incendio hasta los peligros eléctricos, la compleja naturaleza de los BESS exige una cuidadosa evaluación de los riesgos. Normas como la IEC 62619, la NFPA 855 y la Especificación Técnica proporcionan orientación para mitigar estos riesgos. En este artículo, examinaremos los requisitos de seguridad, los riesgos potenciales y las estrategias de emergencia de los BESS. Nuestro objetivo es establecer un marco que maximice tanto la eficacia como la fiabilidad de esta tecnología.

Riesgos de incendio y precauciones

Fugas térmicas y protección

Una de las mayores preocupaciones de seguridad de los BESS es el riesgo de desbocamiento térmico en las celdas de las baterías. La norma IEC 62619 exige que las celdas limiten la propagación de la combustión en situaciones de sobrecarga o cortocircuito. Según la especificación técnica, aunque las baterías LFP ofrecen la ventaja de la estabilidad térmica, son obligatorios los sistemas de extinción de incendios que cumplan la norma NFPA 855 (por ejemplo, a base de aerosol). Además, las pruebas UL 9540A exigen medidas como paredes intermedias que impidan la propagación del fuego de unas celdas a otras. Esto minimiza el riesgo de incendio en una central solar.

Seguridad eléctrica

Cortocircuito y sobretensión

Los riesgos eléctricos son otro aspecto a tener en cuenta en la integración de los BESS con la red. La norma IEC TS 62933-5-1 define los mecanismos de seguridad para proteger el sistema en caso de cortocircuito y sobretensión. Según las especificaciones técnicas, el sistema de conversión de energía (SCP) debe absorber los cambios repentinos de carga reaccionando en un plazo de 200 ms y debe estar respaldado por fusibles. Por ejemplo, un pico de tensión repentino en un sistema de 10 MW debe ser controlado por el SGE activando los disyuntores.

Riesgos medioambientales y operativos

Control de la temperatura y la humedad

Los factores medioambientales también pueden afectar a la seguridad de los BESS. La norma IEC TS 62933-4-1 aborda el impacto de la temperatura y la humedad en el rendimiento de las baterías, estipulando un rango de 15-25°C con sistemas de climatización recomendados. Una temperatura excesiva puede acortar la vida útil de la batería o aumentar el riesgo de embalamiento térmico, mientras que una humedad elevada puede provocar corrosión. Por ejemplo, un fallo del sistema HVAC en una central solar puede poner en peligro el rendimiento del 80% de la profundidad de descarga (DoD) del sistema. Estos riesgos deben evitarse mediante un mantenimiento y una supervisión regulares.

Estrategias de emergencia

Simulación y plan de intervención

Más allá de los riesgos, la preparación para emergencias también es fundamental. Aunque la NFPA 855 proporciona protocolos de evacuación y extinción para escenarios de incendio, también se recomienda una formación del personal de 3 días teóricos + 3 días prácticos. Por ejemplo, el tiempo de respuesta de los equipos puede ponerse a prueba simulando una fuga térmica en una central eléctrica; el BMS debe desconectar la red y alertar a los operadores cuando detecte el suceso. Los métodos de prueba de la norma IEC 62933-2-1 se utilizan para verificar la resistencia del sistema en tales escenarios.

Seguridad y futuro

La seguridad del BESS es esencial para garantizar el éxito a largo plazo de las centrales solares. La gestión de los riesgos de incendio, eléctricos y medioambientales debe garantizarse tanto con normas como con medidas prácticas. Las normas IEC 62619, NFPA 855 y las especificaciones técnicas elaboradas por el ingeniero del empleador de la energía solar sirven de guía en este proceso, mientras que las pruebas y la formación periódicas mantienen los riesgos bajo control.

Si necesita ingeniería para sus plantas de energía solar con almacenamiento, puede ponerse en contacto con nosotros en bilgi@solarian.com.tr.

Eficiencia, vida útil y reciclaje en los sistemas de almacenamiento de energía solar

El uso eficaz de los sistemas de almacenamiento de energía solar depende de su longevidad y eficiencia tanto técnica como económica. La vida útil, el ciclo de carga y descarga, la eficiencia del almacenamiento y los procesos de reciclaje de los sistemas de almacenamiento de energía mediante baterías (BESS) son algunos de los factores que afectan directamente a la sostenibilidad de los sistemas de energías renovables. En este artículo se tratarán la vida útil de las baterías, la optimización de la eficiencia y los procesos de reciclaje.

Duración de las pilas y factores de envejecimiento

La vida útil de la batería suele estar determinada por los ciclos de carga/descarga y depende de los siguientes factores

  • Profundidad de descarga (DoD): Las descargas más profundas aumentan la velocidad de envejecimiento de la pila.
  • Condiciones de temperatura: Las altas temperaturas aceleran las reacciones electroquímicas y pueden provocar la degradación de la pila.
  • Tasas de carga/descarga: Las cargas o descargas rápidas pueden hacer que los componentes de la batería se desgasten rápidamente.

Métodos de mejora de la eficiencia en los sistemas de almacenamiento

Se pueden utilizar las siguientes estrategias para conseguir la máxima eficiencia de los sistemas de baterías:

  • Optimización del SoC: Se puede lograr una larga vida útil manteniendo las baterías dentro de un determinado rango de carga.
  • Sistemas híbridos de almacenamiento: La combinación de diferentes tecnologías de baterías puede aumentar la eficiencia.
  • Sistemas de gestión inteligentes: Se pueden implementar algoritmos que optimicen la vida útil de las baterías mediante EMS y BMS.

Gestión del final de la vida útil y reciclaje de pilas

Cuando las pilas llegan al final de su vida útil, se pueden seguir dos estrategias básicas:

  1. Uso secundario (aplicaciones en la segunda vida): Las baterías de los vehículos eléctricos pueden reutilizarse para almacenar energía.
  2. Reciclaje y eliminación: Los metales preciosos (litio, cobalto, níquel) de la pila deben reciclarse en instalaciones especializadas para su recuperación.

Impactos medioambientales y directrices de sostenibilidad según IEC TS 62933-4-1

La norma IEC TS 62933-4-1 ofrece algunas recomendaciones para reducir el impacto medioambiental de los sistemas de almacenamiento de energía:

  • Puesta en marcha de programas de reciclaje de pilas,
  • Utilización de materiales que dejen una baja huella de carbono,
  • Preferencia por las tecnologías de pilas con altos índices de reciclaje.

Análisis económico: Coste nivelado de almacenamiento (LCOS) y periodo de retorno de la inversión

Puede medir la eficiencia económica de los sistemas de almacenamiento de energía con el Coste Nivelado de Almacenamiento (LCOS). En el cálculo del LCOS, debe tener en cuenta los siguientes factores:

  • Coste de inversión de la batería,
  • Gastos de funcionamiento y mantenimiento,
  • Coste por ciclo energético.

Conclusión

La eficiencia, la larga vida útil y las prácticas de reciclaje sostenibles en los sistemas de almacenamiento de energía solar son fundamentales para el futuro de los sistemas de energías renovables. Las normas de la CEI y las estrategias de gestión inteligente garantizan la optimización de los sistemas de baterías tanto desde el punto de vista económico como medioambiental.

Si necesita ingeniería relacionada con sus plantas de almacenamiento de energía solar, puede ponerse en contacto con nosotros en bilgi@solarian.com.tr.

Tecnologías BESS avanzadas y químicas alternativas para las baterías

Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) son uno de los componentes críticos que refuerzan, facilitan y sostienen la integración de las fuentes de energía renovables en la red. Aunque las baterías de iones de litio se consideran la tecnología dominante en la actualidad, las químicas avanzadas de las baterías y los sistemas alternativos de almacenamiento de energía tienen el potencial de aumentar la eficiencia energética y reducir los costes. En este artículo, hablaremos de las innovadoras tecnologías de baterías que van más allá de las baterías de iones de litio convencionales y de sus ventajas en las aplicaciones BESS.

Tecnologías alternativas de baterías

1. Pilas de iones de sodio (Na-Ion)

  • Ventajas: Menor coste y más respetuoso con el medio ambiente que las baterías de iones de litio.
  • Desventajas La densidad energética es inferior a la de las baterías de iones de litio.
  • Áreas de uso: Sistemas de almacenamiento de energía a gran escala, equilibrio energético a escala de red.

2. Baterías de flujo (Redox Flow Batteries – RFB)

  • Principio de funcionamiento: Las soluciones electrolíticas se almacenan en dos depósitos separados y la energía se almacena mediante reacciones químicas.
  • Ventajas: Larga vida útil, capacidad escalable de forma independiente.
  • Desventajas: Baja densidad energética, más adecuado para grandes sistemas.
  • Áreas de uso: Almacenamiento de energía a escala de red, centrales eléctricas renovables.

3. Baterías de estado sólido

  • Ventajas: Mayor densidad energética, mejor estabilidad térmica, uso seguro.
  • Desventajas: Costes de producción elevados, ampliación comercial limitada.
  • Áreas de uso: Vehículos eléctricos, sistemas de almacenamiento de energía de larga duración.

4. Baterías de litio-azufre (Li-S)

  • Ventajas: Mayor densidad energética, menor coste del material.
  • Desventajas Ciclo de vida corto, riesgo de degradación durante la carga/descarga.
  • Áreas de uso: Aviación, almacenamiento de energía portátil.

5. Serpentines de zinc-aire

  • Ventajas: Bajo coste, alta densidad energética, construcción segura y respetuosa con el medio ambiente.
  • Desventajas Baja eficiencia de carga-descarga.
  • Áreas de uso: Almacenamiento de energía de reserva, aplicaciones a pequeña escala.

Materiales avanzados e innovaciones para el BESS

  • Grafeno y nanomateriales: Materiales innovadores para mejorar la conductividad y aumentar la duración de las pilas.
  • Electrolitos avanzados: Electrolitos sólidos y en gel que reducen el riesgo de combustión en las baterías de iones de litio.
  • Sistemas inteligentes de gestión de baterías (BMS): Sistemas asistidos por inteligencia artificial que permiten que las baterías funcionen de forma más eficiente y segura.

Rendimiento de las pilas en condiciones ambientales duras y de alta temperatura

  • Pilas de sodio-azufre (NaS): Baterías de larga duración aptas para funcionar a altas temperaturas.
  • Baterías de litio-titanato (LTO): Carga rápida y alto rendimiento a bajas temperaturas.
  • Sistemas de gestión térmica: Tecnologías de refrigeración activa y gestión térmica para garantizar el funcionamiento seguro de las baterías en condiciones de temperatura extremas.

Conclusión

Las tecnologías BESS avanzadas y las químicas alternativas de las baterías están permitiendo que los sistemas de energías renovables sean más eficientes y sostenibles. Aunque las baterías de iones de litio siguen siendo muy utilizadas, otras alternativas como las de Na-ion, las de flujo o las de estado sólido ofrecen un gran potencial para hacer que las soluciones de almacenamiento de energía sean más seguras, económicas y duraderas.

Si necesita ingeniería para sus plantas de energía solar con almacenamiento, puede ponerse en contacto con nosotros en bilgi@solarian.com.tr.

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