El proyecto híbrido Off-Grid en la Isla do Japão es uno de los casos de éxito realizados por Ideatek, donde participamos desde la etapa inicial de definición del alcance, pasando por el dimensionamiento, importación, instalación y hasta la puesta en marcha de los equipos SMA.
Se trata de una isla privada que cuenta con una posada de lujo, ubicada en la costa de la ciudad de Angra dos Reis – RJ, a 7 km del continente, con una superficie de 2,5 hectáreas y capacidad para hospedar hasta 12 personas.
Antes de la solución implementada por Ideatek, todo el consumo energético de la isla se basaba en un conjunto de generadores diésel.
Como consecuencia, la isla operaba bajo un esquema de racionamiento de energía en los días en que la posada no estaba ocupada, por lo que los generadores no se encendían de forma continua.
El objetivo principal del proyecto era justamente implementar un sistema fotovoltaico que permitiera que la isla fuera abastecida prioritariamente por energía solar durante el día, almacenando el excedente en baterías de litio, con el fin de reducir al mínimo el consumo de diésel, utilizándolo solo como respaldo o en picos de demanda.
LA PARTE TÉCNICA
Al igual que el Proyecto Quirinópolis, este sistema es híbrido y Off-Grid, es decir, desconectado del Sistema Interconectado Nacional (SIN), y por esta razón, el consumo previo a la implementación del sistema híbrido era completamente abastecido por diesel.
El proyecto fue instalado con 12 inversores de batería SMA Sunny Island 8.0H-13, con una potencia nominal de 6.0 kW en operación continua, y 8.0 kW en picos de hasta 30 minutos. Además, cuenta con un inversor fotovoltaico SMA Sunny Tripower STP50-40 (CORE1) de 50 kW, un gestor de datos Data Manager M y una MultiCluster Box 12.3, que es el tablero donde todos los equipos se acoplan en Corriente Alterna (CA), además de incluir todos los interruptores de protección y conmutación del sistema.
Se instalaron 111 paneles fotovoltaicos, con una potencia total de 47.040 Wp, por el equipo de Ideatek, en un espacio disponible en el suelo, que llama la atención de los viajeros que sobrevuelan la zona en helicóptero.
En cuanto a las baterías, se instalaron 28 baterías de litio UZ Power Lite Series 5,12 kWh, totalizando 143,36 kWh.
De esta forma, el sistema fue estructurado para que todo el consumo energético de la isla sea abastecido prioritariamente por la energía del sistema fotovoltaico.
En caso de que haya un excedente de generación solar, este se utiliza para cargar las baterías. Una vez que las baterías están completamente cargadas, el sistema se regula para generar solamente la energía necesaria para abastecer el consumo, en un funcionamiento similar al concepto de “Zero Grid”.
En momentos de baja o nula generación, como durante la noche, días nublados, entre otros, la energía es suministrada por el banco de baterías, que a través de los inversores Sunny Island, es capaz de operar como generador de red, permitiendo que el generador diésel solo sea encendido cuando no haya suficiente generación solar y las baterías estén descargadas, lo cual hoy ocurre aproximadamente una vez al mes, dependiendo del nivel de ocupación de la posada.
El gráfico anterior muestra un día típico de operación en la isla, donde la carga de las baterías se va descargando lentamente (línea punteada), suministrando energía para el consumo (naranja claro) hasta aproximadamente las 07:00 h, momento en que la generación solar comienza (naranja oscuro), abastece las cargas (en verde) y pasa a cargar las baterías.
Alrededor de las 14:00 h, las baterías alcanzan el 100 % de su capacidad. A partir de ese momento, la generación solar se limita a un valor similar al del consumo, hasta que, cerca de las 17:00 h, la generación fotovoltaica disminuye su potencia y el consumo vuelve a ser abastecido por las baterías.
Los inversores Sunny Island están organizados en grupos de tres unidades, conocidos como clusters, para formar una red trifásica. Esta es otra de las ventajas de estos equipos, ya que tienen la capacidad de desfasar las tensiones para generar la red eléctrica trifásica necesaria.
En este proyecto se instalaron cuatro clusters, cada uno compuesto por un Sunny Island principal (denominado Master). Entre los 12 inversores, el Sunny Island Master del primer cluster actúa como el equipo principal en el control del sistema, siendo considerado el “cerebro del sistema”.
Este Sunny Island Master principal recopila información de los demás inversores y envía los comandos de conmutación necesarios a la MultiCluster Box, en cuestión de microsegundos.
El modelo de MultiCluster Box utilizado en este proyecto tiene capacidad para conectar hasta 12 inversores Sunny Island, además de incluir conexiones con el inversor fotovoltaico, el generador diésel, las cargas del cliente y una variante con conexión a la red pública, que no fue utilizada en este caso.
El inversor fotovoltaico Sunny Tripower CORE1 es el encargado de convertir la energía captada por los módulos en Corriente Continua (CC) a Corriente Alterna (CA), inyectando dicha energía en la red establecida por los inversores de batería.
Finalmente, el Data Manager M es el equipo de comunicación y gestión de datos, responsable de administrar la información recopilada por cada inversor y enviarla a la plataforma de monitoreo en línea ennexOS, que permite la visualización de todas las magnitudes eléctricas como voltaje, corriente, frecuencia, etc., además de posibilitar la modificación de configuraciones y parámetros de los equipos de forma remota.
ANTES Y DESPUÉS DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL PROYECTO
Es importante contextualizar la situación de la Isla do Japão antes de la implementación del sistema fotovoltaico en 2022.
ANTES
El proyecto comenzó en marzo de 2021, cuando la isla dependía exclusivamente de generadores diésel, los cuales eran responsables del 100 % de la energía consumida, lo que generaba desafíos significativos.
Estos generadores, compuestos por dos unidades instaladas, requerían mantenimiento constante y ocasionaban costos elevados debido al uso continuo de combustibles fósiles.
Además, existía un reto logístico relacionado con el transporte del combustible hasta la isla, que, como se mencionó anteriormente, se encuentra a 7 km de la ciudad de Angra dos Reis. Por lo tanto, el transporte se realizaba por vía marítima.
La expectativa era reducir este tipo de problemas y promover una transición sostenible en la matriz energética de la isla mediante el uso de energía solar.
DESPUÉS
La finalización del proyecto tuvo lugar en abril de 2022. En poco más de un año de trabajo, nuestro equipo realizó el dimensionamiento, diseño, instalación, configuración, puesta en marcha, importación de materiales, además de análisis posteriores al comisionamiento para garantizar el correcto funcionamiento del sistema.
El equipo de Ideatek también es responsable del servicio de postventa de SMA en todo el territorio nacional y atiende este y otros proyectos dentro del alcance de la garantía del fabricante.
Como beneficio, la posada pasó a utilizar el generador diésel solo como respaldo, cuando es necesario, y ahora cuenta con disponibilidad de energía las 24 horas del día.
Al tratarse de un sistema Off-Grid, el excedente de energía se almacena en las baterías y se utiliza en los períodos de baja o nula radiación solar. De esta forma, los generadores diésel son abastecidos aproximadamente una vez al mes.
El ruido de los dos generadores también generaba contaminación sonora. Después de algunos meses desde la puesta en marcha del proyecto, se notó el regreso de especies de aves nativas a la región.
Además de la evidente reducción en el consumo de diésel, los beneficios ambientales y la disminución de la contaminación sonora, el “aspecto renovable” de la isla llama la atención de los vuelos en helicóptero que sobrevolan la zona de la posada de lujo, consolidando este proyecto como un excelente caso dentro del portafolio de soluciones de Ideatek.