El proyecto híbrido off-grid en Quirinópolis – GO involucró años de preparación y estudios, incluyendo viajes del equipo a Alemania, para que, una vez capacitados, pudiéramos poner “manos a la obra” y dar vida al sistema, de manera personalizada según las necesidades del cliente.
Una preparación tan extensa no fue en vano. En la época de la puesta en marcha del sistema, en mayo de 2020, el proyecto fue pionero a nivel mundial en sistemas híbridos orientados a la irrigación, y hasta hoy, sigue siendo uno de los más grandes.
La hacienda Mandengo está ubicada en la zona rural del municipio de Quirinópolis, a aproximadamente 290 km de Goiânia, capital del estado de Goiás. Debido a la considerable distancia con respecto a la red de distribución eléctrica de la concesionaria, el sistema fue diseñado como un caso Off-Grid. Hoy en día, gracias a la flexibilidad del sistema y al rápido retorno de la inversión, se está preparando para convertirse en un sistema On-grid.
SISTEMA HÍBRIDO Y OFF-GRID
Aquí vale la pena hacer dos aclaraciones: ¿qué es exactamente un proyecto híbrido y qué es un sistema off-grid? Con una búsqueda rápida en internet, se pueden encontrar diferentes definiciones del concepto de sistema híbrido de energía, pero la que se ajusta a nuestro contexto es: “Son aquellos que generan electricidad a partir de dos o más fuentes”.
Ahora que definimos el concepto, las dos fuentes de energía en nuestro caso son el sistema fotovoltaico y el generador diésel, que alimentan los pivotes de riego de la hacienda y cargan las baterías.
“Off-Grid”, en una traducción libre, significa “fuera de la red”, y es precisamente la definición de este proyecto. Al estar geográficamente alejado de las ciudades y/o compañías eléctricas, funciona sin el apoyo de la red de distribución de energía. De esta forma, la energía excedente generada por los paneles solares que no es consumida de inmediato por los pivotes, se almacena en las baterías.
Por el contrario, un sistema “On-Grid”, conectado a la red, devuelve el exceso de energía a la compañía eléctrica, lo que se traduce en créditos energéticos.
En el caso del proyecto híbrido en Quirinópolis, durante los momentos de baja (o nula, como por la noche) generación solar, la energía almacenada en las baterías entra en acción para cubrir parte de la demanda. Los generadores diésel, que están siempre en funcionamiento a una rotación mínima, pueden aumentar su velocidad para suplir la demanda restante.
Este paralelismo entre las fuentes de energía solo fue posible gracias al SMA Hybrid Controller, que gestiona no solo el flujo energético de la planta, sino también el control del factor de potencia con compensación de energía reactiva en tiempo real basada en los inversores fotovoltaicos, y mantiene los generadores operando a una velocidad ideal para lograr el máximo ahorro de combustible.
El hecho de que los generadores trabajen en rotación mínima mientras haya generación solar permitió una reducción considerable en el consumo de diésel de la hacienda, y en consecuencia, en los costos de transporte del combustible — que debe recorrer caminos rurales en mal estado — así como en el mantenimiento de los generadores.
El ahorro para el cliente fue tan significativo que el retorno de la inversión fue más rápido de lo previsto, lo que permitió la ampliación del sistema de riego, que inicialmente operaba con tres pivotes, con un consumo de 260 kW, y pasó a operar con seis pivotes, alcanzando un consumo de 960 kW.
COMPOSICIÓN DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO
Con el panorama del proyecto y los términos ya explicados, seguimos con la descripción de los equipos utilizados. Todo este trabajo fue realizado en alianza entre Ideatek, como Service Partner de las marcas involucradas, la empresa Bryds Soluções, y los fabricantes SMA y TESVOLT.
Comenzando por la línea de SMA: el cerebro de todo este proyecto, mencionado anteriormente de forma simplificada, es el SMA Hybrid Controller, responsable por la gestión energética de toda la planta.
En este controlador, fue posible implementar la velocidad de rotación ideal del generador, establecida en 15%, según la indicación del fabricante, para que la mayor parte de la demanda energética sea abastecida por la generación fotovoltaica.
Además, para que el generador no sea el encargado de compensar la energía reactiva requerida por los motores, el controlador también gestiona esta función, permitiendo que los inversores fotovoltaicos y de baterías sean los responsables por esta compensación.
En la imagen superior, se puede ver el tablero con una franja horizontal amarilla.
Se utilizaron siete inversores fotovoltaicos modelo SMA Sunny Highpower 100-20, totalizando una potencia de 700 kW. En la imagen, se pueden observar tres de ellos.
Para las baterías, se utilizaron cuatro inversores de la línea SMA Sunny Tripower Storage 60-10, con una potencia total de 240 kW para carga y 300 kW para descarga.
Además de SMA, otra marca alemana fue parte esencial del proyecto: TESVOLT. Su participación fue clave, ya que se utilizaron 64 baterías de litio tipo NMC, cada una con una capacidad de almacenamiento de 4,8 kWh, lo que da como resultado una capacidad total de 307,2 kWh, distribuidos en 4 armarios de baterías.
El sistema cuenta con una potencia pico instalada de 774 kWp, utilizando paneles de 335 Wp.
DETALLES DE CADA PRODUCTO
INVERSORES PARA BATERÍAS
SMA Sunny Tripower Storage Peak1 STPS-60
Potencia máxima de descarga: 75 kVA
Potencia máxima de carga: 60 kVA
CONTROLADOR HÍBRIDO
SMA Hybrid Controller
Control del factor de potencia del sistema
Gestión de potencia inversa del generador
Carga mínima de operación del generador
Reserva de potencia del generador
Control del estado de carga (SOC) del sistema de almacenamiento
SISTEMA FOTOVOLTAICO
SMA Sunny Highpower SHP100-20
7 unidades de 100 kW = 700 kW
BATERÍAS
Tesvolt – Celdas prismáticas de litio NMC (Samsung SDI)
Vida útil estimada: 6500 ciclos @ 1C
Tensión nominal: 800 VDC
Capacidad por rack: 76,8 kWh
Capacidad total: 307,2 kWh
CARGAS
Antes de la implementación del sistema
Demanda: 260 kW @ fp 0,84
3 pivotes de riego
Área irrigada: 3000 m²
Hasta 12 horas de operación continua
DESPUÉS DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA
Demanda: 960 kW @ fp 0,84
6 pivotes de riego
Área irrigada: 9000 m²
Hasta 12 horas de operación continua
RESULTADOS
El proyecto híbrido en Quirinópolis es un ejemplo de cómo una solución renovable puede ser implementada con éxito utilizando tecnología SMA, basada en una necesidad específica del cliente — una situación que puede reflejarse en muchos otros casos similares en América Latina.
Como se ha mencionado anteriormente, el conocimiento y la planificación van de la mano cuando se trata de proyectos fotovoltaicos. Años de estudios, viajes y reuniones resultaron en un sistema eficiente con un retorno más rápido de lo previsto.
El sistema híbrido de Quirinópolis puede servir como una fuente de inspiración para otros emprendimientos, demostrando que es posible adoptar soluciones renovables de forma inteligente y estratégica.
Por encima de todo, esto es una evidencia clara de que la energía solar es una fuente inagotable, limpia y accesible, capaz de impulsar el desarrollo sostenible en múltiples sectores.