La preocupación creciente por el uso de energía limpia y sustentable está impulsando iniciativas que promueven el uso de Energías Renovables No-Convencionales (ERNC) integradas a las redes eléctricas. A nivel mundial, la generación eléctrica basada en ERNC ha experimentado un aumento sin precedentes en los últimos años. Esto también se está reflejando en Chile, donde cerca del 40% de la generación anual de energía se realiza en base a la producción de ERNC.
Sin embargo, el aumento en la presencia de ERNC en las redes eléctricas presenta desafíos para superar problemas inherentes a este tipo de energía, como la variabilidad de las fuentes, la calidad de la energía y la estabilidad de la red. En efecto, durante estos últimos años se están produciendo importantes cambios en las redes eléctricas que han permitido integrar estas fuentes de generación a las instalaciones existentes.
Dado el gran potencial solar de Chile y las características de los sistemas eléctricos modernos, es necesario aprovechar de manera óptima y estable la energía fotovoltaica para permitir una mejor conexión a las redes eléctricas de paneles solares. No solo considerando las grandes plantas fotovoltaicas en el norte de Chile, sino también a nivel residencial, que puede tener un impacto significativo cuando se utilizan masivamente paneles solares distribuidos a lo largo del territorio. Este es uno de los objetivos de la investigación desarrollada en el marco del proyecto Fondecyt.
En condiciones de funcionamiento que no son ideales, como en días nublados, los paneles solares pueden experimentar sombreado parcial y comportarse de manera diferente a lo que ocurre en días soleados. En efecto, para paneles solares conectados en cadena, basta que uno de ellos presente un desempeño disminuido (por falla, sombra, deposiciones de aves, etc.) para que toda la cadena se vea afectada. Los microinversores son una alternativa interesante para hacer frente a esta situación común en instalaciones residenciales, permitiendo la conexión individualizada de cada panel directamente a la red. Gracias a la disminución de los costos y el avance de la tecnología, este tipo de estructuras se hace cada vez más competitiva con los enfoques tradicionales.
Aunque ya existen microinversores comerciales que integran la energía fotovoltaica a la red eléctrica, esta investigación se enfocó en aspectos innovadores que permitieron darle mayores funcionalidades a los microinversores a través de la incorporación de elementos de almacenamiento de energía que permiten suministrar electricidad aún en ausencia de irradiancia solar o ante una falla en los paneles solares. Como característica distintiva de la investigación, con el propósito de aumentar el desempeño y la vida útil del sistema de almacenamiento, se propuso una configuración híbrida que permitiera simultáneamente una alta densidad de energía y de potencia, que en la práctica permite suministrar gran cantidad de energía por un elevado periodo de tiempo, sin dañar los componentes electrónicos.
Los resultados que se lograron en este proyecto llamaron la atención de la comunidad científica, ya que presentaban un enfoque innovador que no había sido explorado en profundidad por otros investigadores en el área a nivel mundial. Como productos del proyecto, se publicaron varios artículos científicos en revistas y conferencias internacionales de renombre en el campo de la ingeniería eléctrica. Además, se llevaron a cabo seis trabajos de memoria de título en las Universidades de Talca y del BioBio, en un trabajo colaborativo remarcable, y dos tesis del magíster en conversión de energía en la Universidad de Talca, cuyos autores también contribuyeron en la elaboración de algunos de los artículos científicos.
En el marco de este proyecto, se instaló un sistema de paneles solares en el Campus Curicó de la Universidad de Talca con una capacidad aproximada de 6 kW, además de equipos de última generación que quedaron disponibles para los estudiantes de pre y postgrado de la Facultad de Ingeniería. Estos equipos complementaron las instalaciones existentes en materia de energía solar, lo que servirá no solo para continuar con las investigaciones en el área, sino también para capacitar a futuros profesionales en temas relacionados con las energías renovables.