Científicos del Instituto de Ingeniería Civil y Tecnología de la Construcción de Corea han analizado diferentes modos de funcionamiento para combinar las baterías residenciales con los módulos fotovoltaicos de los balcones de los edificios de apartamentos de Corea del Sur.
En la configuración propuesta, la batería se incluye en el sistema híbrido, pero sólo para descargar energía a los electrodomésticos conectados a la línea de carga. La carga se abastece con los módulos fotovoltaicos del balcón o con la energía de la batería, y la energía sobrante se almacena en el sistema de almacenamiento cuando se necesita.
“La batería se carga con la energía de la red cuando la batería está en comprobación del sistema o el nivel (de estado de carga) de la batería está en un nivel de emergencia”, dijo el grupo de investigación.
Los investigadores simularon el sistema híbrido en una casa de demostración en la ciudad coreana de Goyang, con un prototipo de batería LiFePO4 de 2,016 kWh con una eficiencia del 93%. El sistema incluía un sistema fotovoltaico de balcón de 1,2 kW orientado al sur, construido con cuatro módulos de 300 W conectados en serie, con una eficiencia del 18%. El ángulo de inclinación era de 70 grados, junto con un ventilador eléctrico de 260 W que representaba la carga de conexión.
Los investigadores calcularon la capacidad de almacenamiento de la batería teniendo en cuenta la capacidad del sistema fotovoltaico y el consumo total de energía del hogar. Los académicos dijeron que los ajustes básicos para el funcionamiento del sistema de almacenamiento de energía de la batería se establecieron en un voltaje de carga masiva de la batería de 58,4 V, con un voltaje de corte de descarga de la batería de 41 V y un voltaje de recarga de la batería de 44 V.
“Este sistema puede utilizarse en cualquier lugar, no sólo en Corea del Sur, debido a su pequeña capacidad”, dijo el investigador Ji-Young Eum a pv magazine.
Los investigadores evaluaron el rendimiento del sistema en cuatro modos de funcionamiento. Examinaron una configuración en la que el sistema fotovoltaico suministra preferentemente la carga y sólo carga la batería con energía fotovoltaica, así como un sistema que suministra primero energía fotovoltaica a la carga y carga la batería con energía fotovoltaica y de la red. Además, consideraron un diseño en el que la batería se carga preferentemente con energía fotovoltaica y sólo se suministra energía fotovoltaica, junto con un sistema que carga preferentemente la batería con energía fotovoltaica y luego con energía fotovoltaica y de la red.
“El experimento duró unos tres meses, desde el 21 de agosto de 2019 hasta el 8 de noviembre de 2019”, dijeron los científicos. “Para comprobar los resultados de carga y descarga, el experimento se llevó a cabo todos los días, excepto los días de lluvia y los días en los que se revisaron los aparatos”.
En el primer modo, se descargó aproximadamente el 92% de la capacidad de la batería y se suministró alrededor del 91% de la carga a la batería, descubrieron. También observaron que el voltaje de la batería alcanzaba el rango completo de descarga de 33 V y, como resultado, la batería no se utilizaba, ya que el voltaje de la batería no podía mantenerse hasta la siguiente carga fotovoltaica.
En el segundo modo, en el que la electricidad fotovoltaica se inyectaba en la carga con prioridad, era casi imposible cargar la batería si no quedaba energía fotovoltaica después de alimentar la carga, dijeron. Afirmaron que esto hace necesario evitar la descarga de la batería reduciendo su tiempo de inactividad y el uso de la electricidad de la red.
En el tercer modo de funcionamiento, la batería se descargaba por completo y su tensión no se mantenía hasta la carga de energía fotovoltaica del día siguiente, cuando la electricidad fotovoltaica se transmitía a la carga y a la red. Con la cuarta configuración, la batería tenía muchas posibilidades de no descargarse completamente debido a la carga de la energía de la red. Y cuando el voltaje de la batería alcanzaba la tensión de protección de descarga completa, la batería se cargaba con la energía de la red.
“Los modos de funcionamiento del sistema de almacenamiento de energía de la batería residencial… con la fotovoltaica del balcón se confirmaron en hogares individuales de casas de apartamentos a través de experimentos para cada modo de funcionamiento del (sistema de almacenamiento de energía de la batería) residencial”, dijeron los investigadores. “Los resultados sugieren que el modo cuatro es el más apropiado entre los cuatro modos de funcionamiento del (sistema de almacenamiento de energía en batería). Sin embargo, todavía se necesitan algunas funciones para aplicar el esquema a los hogares individuales de los apartamentos”.
Los investigadores describieron su trabajo en “Operation Modes of Residential BESS with Balcony-PV for Apartment Houses in Korea“, publicado recientemente en Sustainability.
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