¿Cuál es la distorsión armónica en un sistema de almacenamiento de energía solar fuera de la red? Permítanme decirle, como proveedor de sistemas de almacenamiento de energía solar fuera de la red, es un tema que nos preguntan sobre un poco.
En primer lugar, comprendamos qué distorsión armónica es en general. Los sistemas de energía eléctrica están diseñados para funcionar con una onda sinusoidal pura de corriente alterna (AC). Una onda sinusoidal pura tiene una curva suave y regular que representa una sola frecuencia de electricidad, que generalmente es de 50 o 60 hertz, dependiendo de dónde se encuentre en el mundo. Pero en los escenarios del mundo real, las cosas no siempre son tan simples.
La distorsión armónica ocurre cuando hay frecuencias adicionales presentes en la señal eléctrica, además de la frecuencia fundamental. Estas frecuencias adicionales se llaman armónicos. Son como el ruido de fondo en un sistema eléctrico. Pueden ser causados por una variedad de factores en un sistema de almacenamiento de energía solar fuera de la red.
Un culpable importante son las cargas no lineales. En una configuración de cuadrícula OFF, es posible que tenga todo tipo de electrodomésticos. Algunos de estos, como luces LED, motores de velocidad variable y suministros de alimentación de modos para cosas como computadoras portátiles y cargadores de teléfonos celulares, son cargas no lineales. Estos dispositivos no dibujan potencia de una manera suave y sinusoidal. En cambio, dibujan la corriente en ráfagas cortas en momentos específicos en el ciclo de la onda de CA. Esto hace que la señal eléctrica se desvíe de una onda sinusoidal pura, introduciendo armónicos.
Tomemos una luz LED como ejemplo. Dentro de un controlador LED, hay una fuente de alimentación que convierte la potencia de CA entrante en la potencia de CC que los LED necesitan. Este proceso de conversión implica activar y desactivar los componentes electrónicos a altas frecuencias. Estas conmutaciones rápidas crean picos en el sorteo actual, que a su vez generan armónicos.
Otra fuente de distorsión armónica en un sistema de almacenamiento de energía solar fuera de la red es el inversor. El inversor es un componente crucial que convierte la potencia de corriente continua (CC) almacenada en las baterías en la potencia de corriente alterna (AC) que puede ser utilizada por los electrodomésticos. Es posible que un inversor barato o mal diseñado no pueda producir una onda sinusoidal limpia. Algunos inversores, especialmente los inversores de onda sinusoidal modificados, tienen una forma de onda de salida escalonada que está lejos de una onda sinusoidal pura. Esta forma de onda escalonada contiene una cantidad significativa de contenido armónico.
Entonces, ¿por qué deberíamos preocuparnos por la distorsión armónica? Bueno, puede tener algunos impactos bastante negativos en su sistema. Para empezar, los armónicos pueden aumentar el calentamiento de los componentes eléctricos. Cuando están presentes armónicos, la corriente que fluye a través de cables, transformadores y otros componentes no se distribuye tan uniformemente como debería ser. Esta distribución de corriente desigual hace que algunas partes de los componentes tengan más corriente de lo que están diseñados, lo que lleva a una mayor generación de calor. Con el tiempo, este calor adicional puede degradar el aislamiento de los cables, los transformadores de daño y acortar la vida útil de otros dispositivos eléctricos.
Los armónicos también pueden causar interferencia con otros equipos eléctricos. Pueden crear interferencia electromagnética (EMI), lo que puede interrumpir el funcionamiento de la electrónica sensible. Por ejemplo, puede notar un sonido zumbido en su equipo de audio o un parpadeo en la pantalla de su televisor si hay una distorsión armónica significativa en su sistema eléctrico.
En un sistema de almacenamiento de energía solar de cuadrícula OFF, la distorsión armónica puede incluso afectar el rendimiento del sistema en su conjunto. Si los armónicos son lo suficientemente severos, pueden hacer que el inversor funcione mal o tropiece. Los cargadores de batería en el sistema también pueden verse afectados, lo que lleva a una carga ineficiente y una reducción de la batería.
Ahora, ¿cómo podemos reducir la distorsión armónica en un sistema de almacenamiento de energía solar fuera de la red? Una forma efectiva es usar equipos de alta calidad. Cuando se trata de inversores, invierta en un inversor de onda sinusoidal pura. Los inversores de onda sinusoidal pura están diseñados para producir una salida de onda sinusoidal casi perfecta, con un contenido armónico muy bajo. Son más caros que los inversores de onda sinusoidal modificados, pero los beneficios en términos de rendimiento del sistema y vida útil del equipo bien valen la pena.
Otra opción es usar filtros armónicos. Los filtros armónicos son dispositivos que se pueden instalar en el sistema eléctrico para eliminar o reducir los armónicos. Estos filtros funcionan al proporcionar una ruta de baja impedancia para las corrientes armónicas, desviándolos lejos del circuito eléctrico principal.
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Referencias
- IEEE Standard 519 - 2014, "IEEE Prácticas recomendadas y requisitos para el control armónico en los sistemas de energía eléctrica".
- "Conceptos básicos de calidad de potencia" por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC).
- "Comprender a los inversores para los sistemas de energía renovable" publicado por la American Solar Energy Society.