SAPVS

Un sistema fotovoltaico autónomo (SAPVS) es una instalación solar fuera de la red que genera, almacena y suministra energía eléctrica independientemente de cualquier red de servicios públicos. A diferencia de los sistemas conectados a la red que devuelven el excedente de energía a las líneas de servicios públicos, un SAPVS debe ser completamente autosuficiente: captura la energía solar, la almacena en baterías y la entrega a una carga cuando no hay luz solar disponible. El sistema vive o muere por sus propios recursos, lo que hace que los márgenes de diseño y la fiabilidad de los componentes sean innegociables.

Un SAPVS completo comprende un conjunto fotovoltaico, un controlador de carga, un banco de baterías y, generalmente, un inversor para convertir la corriente continua (CC) en corriente alterna (CA). El tamaño del conjunto y la capacidad de la batería se dimensionan juntos para manejar el peor de los casos: típicamente los días nublados consecutivos más largos esperados en esa ubicación, a menudo modelados como un período de autonomía de tres a cinco días. Un SAPVS correctamente diseñado en una zona templada podría usar un conjunto 1.5 a 2 veces más grande que un sistema conectado a la red de igual producción diaria, para asegurar la recarga de la batería incluso con mal tiempo. La selección de la batería determina la vida útil y la fiabilidad; las baterías de plomo-ácido siguen siendo comunes por razones de costo, pero el fosfato de hierro y litio se ha convertido en un estándar en instalaciones rurales y remotas de misión crítica donde el reemplazo es difícil y costoso.

La adaptación de la carga y la regulación de voltaje son absolutamente importantes

El controlador de carga regula el voltaje de carga para proteger la batería y evita la sobrecarga; los controladores PWM (modulación por ancho de pulso) son simples y económicos, mientras que los controladores MPPT (seguimiento del punto de máxima potencia) extraen más energía del conjunto y cuestan más inicialmente, pero se amortizan en aplicaciones de alto riesgo. El inversor debe dimensionarse no solo para el consumo de energía promedio, sino también para la corriente de arranque de motores y compresores de refrigeración, que a menudo superan la demanda en estado estacionario en un 200 por ciento o más. Un inversor mal dimensionado provoca caídas de voltaje, apagados molestos y fallas prematuras de cargas sensibles.

Los sistemas SAPVS se implementan donde la extensión de la red no es económica: clínicas y escuelas remotas, estaciones de bombeo de agua, repetidores de telecomunicaciones, almacenamiento en frío agrícola y electrificación rural de viviendas unifamiliares. El costo del sistema por kilovatio-hora entregado es mucho más alto que el suministro de la red, pero amortizado durante 15 a 20 años de operación sin costos de combustible o mantenimiento de generadores diésel, el SAPVS se convierte en la única opción práctica. Los modos de falla son bien conocidos: la sulfatación de la batería o el desprendimiento de placas en sistemas de plomo-ácido, el secado del condensador del inversor en climas cálidos y las conexiones corroídas por la entrada de humedad son los problemas recurrentes. Los programas de mantenimiento preventivo, incluso en sitios remotos, extienden la vida útil del sistema por años.

El término SAPVS ganó popularidad en programas de electrificación rural y contextos de desarrollo donde la independencia de la red era la característica definitoria, distinta tanto de la energía solar a escala de servicios públicos como de los sistemas de tejado para consumidores. Las especificaciones de ingeniería para los sistemas SAPVS están cubiertas en la norma IEC 61427 (baterías secundarias para aplicaciones solares) y los códigos de red locales no se aplican, ya que no hay una red con la que sincronizarse. El propietario del sistema es responsable de todos los aspectos del diseño, la instalación y el mantenimiento a largo plazo sin supervisión ni respaldo de la empresa de servicios públicos.