Sistema de gestión energética para combinar la fotovoltaica residencial con el almacenamiento por gravedad

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Un grupo de investigadores de la Universidad Internacional de Rabat (Marruecos) ha desarrollado un sistema de gestión inteligente de la energía doméstica (SHEMS) para optimizar la producción de electricidad en sistemas fotovoltaicos residenciales combinados con almacenamiento de energía por gravedad (GES).

“El SHEMS permite la comunicación bidireccional entre los usuarios de viviendas inteligentes y las empresas de suministro eléctrico”, explica a pv magazine Asmae Berrada, autora de la investigación. “El SHEMS es flexible en la gestión y el control de electrodomésticos inteligentes, recursos de energías renovables y sistemas de almacenamiento de energía para participar en la conservación de la electricidad y la respuesta a la demanda”.

En el artículo “Intelligent Energy Management System for Smart Home with Grid-Connected Hybrid Photovoltaic/Gravity Energy Storage System” (Sistema inteligente de gestión de la energía para hogares inteligentes con un sistema híbrido fotovoltaico/de almacenamiento de energía por gravedad conectado a la red eléctrica), publicado en la revista Journal of Energy Storage, Berrada y sus colegas explicaron que el sistema propuesto se basa en un novedoso modelo de previsión dinámica de una semana que tiene en cuenta la generación de energía fotovoltaica, el estado de carga del sistema GES, el precio de la electricidad y la carga programada en el horizonte de una semana.

“Además, permite al usuario realizar una asignación inteligente de la energía doméstica, optimizar la asignación de la carga doméstica en la dimensión temporal, lograr la respuesta a la demanda de los clientes, aliviar la presión de la red durante las horas punta y mejorar la estabilidad de la red”, declararon, y añadieron que el hardware del sistema consta de un centro SHEMS, contadores inteligentes, sistemas de comunicación y redes, y otros dispositivos inteligentes no especificados que conectan todos los electrodomésticos.

El sistema SHEMS suele utilizar la energía fotovoltaica generada por la instalación solar para alimentar las cargas de la casa. Cuando se produce un exceso de electricidad, el sistema la utiliza para alimentar el sistema GES o la inyecta en la red. Cuando la energía fotovoltaica es insuficiente para cubrir todas las necesidades eléctricas de la casa, el sistema GES es activado por el SHEMS. “En situaciones en las que ni la energía fotovoltaica ni la del GES son suficientes para cubrir toda la demanda energética de las cargas, el sistema toma energía de la red eléctrica”, explica el grupo marroquí. “La red actúa como fuente de electricidad de reserva para garantizar que todas las cargas de la casa reciban la energía necesaria”.

Los investigadores validaron su modelo mediante un estudio de caso en el que se consideró un hogar con un consumo eléctrico máximo de 6 kW, un sistema fotovoltaico de 5 kW y un sistema GES de 0,5 kWh con un volumen de depósito de agua de 28,63 m3. Se supone que la casa también utiliza sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) y que alberga recarga de VE, con la batería del VE programada para cargarse durante el periodo comprendido entre la 1 de la madrugada y las 5 de la mañana.

“Esta ventana horaria aprovecha los bajos precios de la energía y garantiza que el vehículo esté completamente cargado por la mañana”, explica el equipo de investigación. “Las demás cargas están programadas para funcionar cuando hay producción fotovoltaica disponible, excepto el frigorífico, la iluminación, el televisor, el ordenador y los ventiladores. Sin embargo, una parte del consumo de energía de estos aparatos puede ser suministrada por el sistema de almacenamiento de energía (GES)”.

Mediante su modelización, los académicos descubrieron que la unidad FV-GES puede cubrir la demanda de energía del hogar durante aproximadamente 8 h cada día, y que la descarga del sistema GES se produce normalmente entre las 16 y las 17 horas. “Esto supone una reducción significativa de los costos energéticos de la casa y de su huella medioambiental adversa”, subrayan.

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