Innovador sistema de refrigeración solar reduce fluctuaciones y estabiliza redes eléctricas de forma sostenible

Un equipo de investigación de la Universidad de Osaka, en Japón, ha desarrollado un innovador método para controlar las fluctuaciones en la generación de energía solar mediante la refrigeración de los módulos fotovoltaicos (PV). Este enfoque tiene como objetivo reducir las tasas de variación (ramp rate) en la producción de energía, un factor clave para mantener la estabilidad de las redes eléctricas, especialmente en sistemas que dependen de fuentes renovables como la solar.

El concepto de «ramp rate» se refiere a la velocidad con la que cambia la producción de un sistema fotovoltaico debido a las condiciones ambientales, como la irradiación solar. Controlar estas variaciones es crucial para evitar inestabilidades en la red eléctrica. Tradicionalmente, este control se ha logrado mediante el uso de sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS, por sus siglas en inglés), generación controlada por combustibles fósiles o incluso el vertido de cargas. Sin embargo, el nuevo método propuesto por los científicos japoneses ofrece una alternativa más económica y ecológica, ya que no requiere el uso de grandes baterías ni la operación de turbinas de gas.

El sistema se basa en un algoritmo de optimización que utiliza datos de pronósticos meteorológicos, demanda de energía y producción solar para tomar decisiones en tiempo real. Este algoritmo puede ejecutarse en plataformas de bajo costo, como el Raspberry Pi, lo que lo hace accesible y eficiente. Según las condiciones, el sistema puede activar o desactivar la refrigeración de los paneles solares para regular la cantidad de energía que se inyecta a la red.

El equipo de investigación identificó cuatro escenarios posibles en los que el sistema puede operar. En el primero, la producción de energía solar coincide con la demanda, por lo que no es necesario activar la refrigeración. En el segundo, cuando la producción excede la demanda, se activa la refrigeración para evitar un exceso de energía en la red. En el tercer escenario, si hay una caída repentina en la irradiación solar o un aumento brusco en la demanda, se desactiva la refrigeración para maximizar la energía disponible. Finalmente, en el cuarto escenario, la temperatura de los paneles aumenta gradualmente debido a la falta de refrigeración, lo que reduce la producción de energía.

Para validar este método, los investigadores realizaron simulaciones utilizando un modelo de microred en Oldenburg, Alemania, que incluía un sistema fotovoltaico de 1 MW compuesto por 5,000 paneles, una unidad de refrigeración con un coeficiente de rendimiento (COP) variable y una pequeña batería de 20 kWh. Compararon los resultados con un sistema tradicional que solo utiliza baterías para gestionar las fluctuaciones.

Los resultados fueron impresionantes: el nuevo método logró reducir las tasas de variación media y máxima en un 43.5% y 76.2%, respectivamente, en comparación con los sistemas tradicionales basados en baterías. Además, el sistema propuesto solo necesitaba una batería de 20 kWh para alcanzar los mismos niveles de control que un sistema convencional con una batería de 100 kWh, lo que representa una reducción del 80% en la capacidad de almacenamiento requerida.

Este avance no solo tiene el potencial de reducir los costos del sistema, sino también de minimizar su impacto ambiental, ya que disminuye la necesidad de grandes baterías y evita el uso de combustibles fósiles para estabilizar la red. Los detalles de esta investigación han sido publicados en la revista *Applied Energy*, en un artículo titulado *»Enhancing grid stability in PV systems: A novel ramp rate control method utilizing PV cooling technology»*. El estudio fue realizado en colaboración con el centro de investigación belga Interuniversity Microelectronics Centre (imec) y la Universidad Católica de Lovaina (KU Leuven).

Este nuevo enfoque podría revolucionar la forma en que se gestionan las fluctuaciones en las redes eléctricas alimentadas por energía solar, ofreciendo una solución más sostenible y económica para los desafíos de la transición energética.

Fuente: https://www.pv-magazine.com/2024/11/04/controlling-grid-fluctuations-via-solar-module-cooling/