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Problemas de sobre voltaje con inversores en instalaciones de autoconsumo solar

El despliegue masivo de instalaciones solares de autoconsumo en viviendas residenciales comienza a ser una realidad, sin apenas permisos para instalaciones de menos de 10kW, comienza a ver los primeros problemas de la adopción masiva de estos sistemas, un problema que puede parar en seco la adopción de estas tecnologías.

¿Por qué se desconecta mi inversor solar de autoconsumo y deja de enviar corriente a la red?

Todos los inversores de conexión a red eléctrica tienen que cumplir para funcionar en los diferentes países lo que se llama «grid codes», que es una serie de norma para poder inyectar en red. En España se encuentran reguladas en  RD1699/661.

Lo que te dice la norma es que si tenemos una instalación nominal de 230V, en 253 Voltios del inversor dejará de funcionar y nuestro inversor cumpliendo así normativa española debería parar de inyectar.

¿Por qué mi instalación solar llega a ese voltaje?

Lo primero que debemos saber es que nuestro inversor solar se sincroniza con la red eléctrica existente, si bien debe generar un voltaje más alto para poder inyectar a red. Esto aunque es fácil de decir no es fácil de explicar. Para que nosotros seamos una fuente generadora, el voltaje a bornas del inversor tiene que se mayor para que la energía salga para fuera.

Dicho esto puede que tengamos dos defectos, uno de fácil solución otro más complicado. Puede que el problema lo tengamos en nuestra instalación, por culpa de nuestras secciones de cable, o sea un problema a nivel de fuera de contador.

Problema de sobre voltaje por culpa de la instalación en nuestra vivienda solar

Para hacer una explicación lo más rigurosa posible usaremos el simulador de esta web de la Universidad de Valladolid. https://flujocarga.aulamoisan.es/

Con cables pequeños y con mucha resistencia una generación de 2000 watt, nos supone un aumento de 11 voltios en bornas del inversor.

Tenemos este caso, donde nuestro inversor esta generando 2000 Watt, y la red dispone de una voltaje de 230 Voltios. Como el consumo de casa es de 200 watt, estamos inyectado 1800 watt (menos las perdidas). Pues bien con ese voltaje de red, el voltaje en nuestro inversor es de 241 Voltios. El motivo principal es la caída de tensión en cada uno de los cables hasta llegar al inversor. Normalmente el problema antiguo era que por culpa de la caída de tensión en los cables, en la calle tenías 230 Voltios, y en la casa te llegaban 215 voltios. Aquí el problema es el contrario, como los cables tienen muchas perdidas. El inversor tiene que generar un sobre voltaje alto, pudiendo llegar al limite para que en el punto frontera tengas 230 voltios. Esto se debe a la resistencia que tienen los cables. Cuanto más pequeños y más intensidad pasemos por ellos, más caída de tensión. Solución fácil aumentar la sección de estos cables. La acometida que va desde tu casa al contador, y el cable que va desde el inversor hasta el cuadro eléctrico. Tener también en cuenta el cuadro eléctrico, hay instaladores que conecta en automáticos que luego los puentes son pequeños produciéndose más caída de tensión. Solución fácil sobredimensionar nuestros cables. Aquí abajo tenemos una imagen de como la misma situación con una menor perdida en los cables (resistencia de estos cables), nos soluciona el problema.

3000 Watt casi de inversión con poca caída de tensión en los cables, apenas nos sube 3 voltios

Problema de sobre voltaje por culpa de la red eléctrica de la distribuidora que llega a mi vivienda.

El problema puede ser que nuestra instalación este correctamente dimensionada tanto en la derivación individual de mi vivienda como el cableado al inversor, pero tenga problemas de paradas de inversor por sobrevoltaje. Y es que la red eléctrica nos este dando valores de tensión por encima de lo normal. La red nominal se encuentra en 230 voltios, si bien nos pueden dar valores de 240-250-260 voltios. Todo esto se encuentra regulado en UNE-EN-50160. La norma indica que promediando el valor de la tensión cada 10 minutos, durante una semana, el 95% de los valores de la tensión promedia deben situarse en un intervalo de [207,253] V, y promediando los valores de la tensión cada 10 minutos, estos valores
deben estar en el intervalo de [195,5, 253] V.

Esto de arriba es difícil de calcular, hacer un informe requiere un analizador de redes, pero lo que esta claro es que si nuestro inversor tiene que cortar a las 253 voltios, la distribuidora eléctrica no nos debería dar más de 253 voltios.

Si fuera este el caso de forma permanente es decir midiendo y siempre tenemos más, la distribuidora eléctrica debería solucionar el problema.

El problema reside en la regulación del transformador de baja tensión que alimenta esa línea, normalmente el transformador debería estar regulado a 230 voltios, si bien, y sobre todo en lugares de chalets con líneas largas donde tienen caída de tensión lo regulan a 250-260 voltios, para que el último de la línea cuando todo el mundo consume le lleguen al menos 210 voltios, tener en cuenta que puede ser una tirada de cable de varios kilómetros de distancia. Es decir los primeros se chupan 250 voltios, y los últimos 210 voltios.

¿Qué pasa cuando todo el mundo se pone fotovoltaica? Cuando todo el mundo se pone fotovoltaica en esa red de baja tensión, el transformador sigue dando 260 voltios, pero ya no consume casi nadie, no solo eso, los vecinos están inyectado en la red y la tensión pasa a ser 265 voltios al principio de la línea cuando hay generación y al final de la línea de 240 voltios. Esto pasa cuando hay excedente solar, y todo el mundo esta inyectando y pocos consumen. Si el día sale nublado o es de noche, volvemos a los voltajes de antes. Poca gente con generación soluciona el problema de caída de tensión de la acometida eléctrica a los contadores, mucha gente lo perjudica.

Si el centro de transformación suministrará a menos clientes (o más cerca de los consumidores) la regulación del mismo sería más sencilla, como pasa en las ciudades. Por suerte, los nuevos centros de transformación, se instalan transformadores inteligentes, que el voltaje de salida no es fijo, si no se regula en función de unos parámetros (como es el voltaje o consumo), si bien los transformadores tienen una amortización larga, eso quiere decir que aunque tengamos un problema, la distribuidora no lo va a cambiar por uno «inteligente», si no le salen los números. Eso si los nuevos ya van equipados con estos mecanismos.

La solución es complicada, ya que si se cumple la normativa la distribuidora no va hacer nada, los propios vecinos son el problema, haciendo inyección de energía masiva. No obstante si no se cumpliera normativa deberían solucionarlo y hay que ser insistentes y unirse con el resto de vecinos. Si tienen que poner un nuevo centro de transformación que lo ponga, que pare eso cobran.

Soluciones al problema de la distribuidora

Además de insistir para ver si se esta cumpliendo los umbrales indicados, cada vecino más, con instalación sobredimensionada empeorará el problema. Las soluciones pasan por consumir en casa más. O por lo menos todo el excedente, una buena opción es un coche eléctrico que nos sirva para acumular, por ejemplo con un punto de recarga Inteligente como el V2C Trydan, que se ajusta automáticamente. Otra solución es cambiar a una instalación aislada (si bien normalmente se lee este post cuando ya tenemos la instalación y es difícil cambiarla ahora). También existen inversores que en vez de desconectarse cuando sube el voltaje, disminuyen su generación (también difícil solución ahora). Por último estabilizadores de tensión que automáticamente ajustan la tensión de tu vivienda como el de Torytrans, que tampoco son baratos. Si bien aquí puede pasar que la tensión supere el máximo y tu estés inyectando a la red fuera de normativa.

¿La adopción masiva del coche eléctrico provocará el colapso de la red eléctrica?

Durante esta semana se ha publicado un articulo, donde el colegio de ingenieros de la Comunidad Valenciana, del cuál soy colegiado, alertaban de los futuros problemas en la red eléctrica Valenciana con la llegada masiva del coche eléctrico de aquí a 2035. En el mismo artículo, la distribuidora principal de la zona Valenciana indicaba lo contrario, sin dar argumento alguno (por lo menos en el artículo).

Es un argumento constante de los detractores del coche eléctrico, indicando una cosa razonable. Si todo el mundo tuviera un coche eléctrico en su casa, no habría electricidad para todos. Estos argumentos están a la par, de «no habrá litio para todos las baterías que se necesitan» (lo mismo me decían cuando tenía 10 años con el petróleo, cuando alertaban que en 20 años se acababa).

¿Tienen sentido sus argumentos? pregunta habitual en tertulias más o menos formales, me ha obligado a leer artículos sobre este tema, algunos científicamente rigurosos, otros artículos de blogs sin ningún tipo de rigor pero con buenos datos y por último algunas entrevistas en «youtube» a expertos, a lo largo del planeta. Os dejo mis conclusiones abajo, aunque he encontrado todo tipo de opiniones y son solo opiniones.

  1. La adopción del vehículo eléctrico aumentará el consumo energético en un 25% en términos de energía.
  2. El gran problema que ven las «Utilities» (distribuidoras eléctricas, operadoras…), son los grandes aumentos de potencia si todo el mundo carga en momentos puntuales. Para ello y ya se hace, se soluciona cambiando precios y ajustando el consumo a mejor precio a unas horas determinadas. La gente ya lo hace esto con las gasolineras low-cost, gran parte de la población se desplaza para repostar su gasolina en una gasolinera más barata. Si quieres cargar cuando quieras, pues carga caro.
  3. Necesitamos hacer una red inteligente con cargadores inteligente, que puedan desconectarse (en caso que el cliente no lo necesite) por los propios operadores del sistema y den flexibilidad al sistema.
  4. La adopción en edificios de viviendas comunitarias va a requerir de repotenciar algunos edificios las líneas, y posiblemente realizar cargas inteligentes. Nada fuera de lo normal.
  5. El coche eléctrico no es el problema, el coche eléctrico es la solución para dotar a todo el sistema de una estabilidad de red, aplanar la curva y es actor necesario para la integración correcta con energías renovables. El coche eléctrico será bidireccional de cara a 2025, pudiendo dar energía si fuera el caso. El coche eléctrico es una batería gigante con ruedas que soluciona gran parte del problema.
  6. La generación distribuida, va a ser una realidad, como el coche eléctrico, la gente comienza a generar su propia energía. La adopción masiva de fotovoltaica es una realidad de aquí a 10 años, dando mucha más energía a la red (pero también haciendo su gestión más complicada).
  7. Se ha invertido muchísimo dinero en crear canalizaciones para fibra óptica, gas natural, en los últimos 20 años, pues habrá que seguir invirtiendo en red eléctrica sobre todo en los nodos más antiguos o críticos y en digitalización de la misma.

¿Cuánto gasta mi coche en 100 Km?

Interesante iniciativa la lanzada por IDAE. El gobierno ha publicado una interesante iniciativa a través del IDAE, donde te hace una comparativa (suponemos que la irán actualizando mensualmente o trimestralmente) que te indica cuanto consumo tu coche en 100km, permitiendo incluso elegir los modelos en el mercado en el buscador (he de decir que algunos modelos están pero no disponen de información)

Los que estamos en el sector, sabemos que el coche eléctrico es más eficiente y más barato que el de gasolina o gas, pero tras los último vaivenes del sector, con la subida de precio disparada de los combustibles y la electricidad se había perdido esa referencia, de que la carga en casa costaba en el coches eléctrico 1€ cada 100km.

Una buena iniciativa que da transparencia al sector y permite mayor información a los usuarios.

Consulta la web en; https://eurospor100km.energia.gob.es/

Ventas de coches eléctricos desde el 2012 hasta 2022 España

El coche eléctrico poco a poco va aumentando las ventas en España, si bien los ´ cálculos nunca se han cumplido el aumento es significativo y lo que esta por llegar.

Coches eléctricos + coches hibridos enchufables2009201020112012201320142015201620172018201920202021Acum nov 2022Total Acum nov 2022
Automoviles3693775498921.4052.2243.6547.4489.56217.48241.51767.13470.964223.280
LCV(1) y PickUp001092251124336158499771.8251.9331.9782.9233.71515.694
Quad / ATV / Triciclos000113181988962144280616
Cuadriciclos00801.1954613052642191652141952028871.0105.197
Ciclomotores002543332622892356291.8163.9385.6947.7235.1714.58430.928
Motocicletas003781.0197884134177962.5763.3526.2277.0956.5759.60539.241
Industriales ligeros (2) y Medios (3)                          0000000122238624
Industriales pesados (4)000000010231118098
Autobuses y Autocares00101949223182711147146128544
Total3691.2083.3412.5202.8573.7586.18013.02118.93031.73658.62882.99990.372315.622
Fuente AEDIVE

La Formula E, el laboratorio de los coches eléctricos

La FormulaE, como su nombre indica es el homologo de la Formula 1 pero con coches eléctricos. Este formato no ha funcionado adecuadamente en España, principalmente por la falta de una prueba en el campeonato y que no exista ningún piloto español.

Si bien tenemos la suerte, de que vengan a Valencia a entrenar normalmente todos los años al circuito Ricardo Tormo. Allí hemos estado viendo las novedades de la Gen 3 de estos coches.

Actualmente hay 11 equipos, lo que forman una parrilla de 22 coches. Destacan la apuesta de los fabricantes por esta categoría como desarrollo de tecnología para coches eléctrico, Cupra, Nissan, Porsche (novedad este año), tienen equipo en la categoría.

Mucho hablar de sostenibilidad pero poco trabajar por ella

Lo primero que sorprende son los generadores eléctricos con los que se genera la electricidad para cargar los coches (incluimos el safety Car), para ello instalan en el parking del paddock generadore diesel, pensamos que de al menos 500kW cada uno. Cada uno suministra aproximadamente a 2 equipos.

Por otro lado, pudimos ver la nueva batería desarrollada por Williams Technology en acción. 250kW de potencia de salida, para esta temporada, pudiendo llegar a 350kW, desconocemos la capacidad ya que no se ha filtrado esta información. Esta batería estaría preparada para hacer cargas de 30 segundos, con el fin de darle algo más de espectáculo y realizar paradas en boxes.

Cargadores rápido de 160kW dos tomas o una toma 80kW. Protocolo PCL Combo tipo 2 DC.

H2MED, ¿realmente es necesario?

Durante la pasada semana se dio a conocer el H2MED, un consorcio entre Francia, España y Portugal, financiado a través de un Proyecto de Interés Común (PCI) de la Unión Europea para crear dos canalizaciones de hidrógeno entre España-Portugal, España-Francia.

H2MED, ¿realmente es necesario?

Podéis encontrar la información más técnica que he encontrado aquí: https://www.lamoncloa.gob.es/presidente/actividades/Documents/2022/091222-H2MED.pdf

Aunque este será un proyecto para terminar en 2030, y tendrá que pasar sus correspondientes estudios de viabilidad, lo primero que me viene a la cabeza como ingeniero es si estamos «locos». ¿Una inversión de 2,8B€ exactamente para qué? Además por no hablar de la dificultad técnica de transportar la molécula más pequeña que existe, a 200 bares por un tubo por debajo del mar.

Estoy de acuerdo que el hidrógeno tiene un futuro prometedor en la descarbonización de nuestra economía donde las baterías no van a ser viables (o por ahora no lo son). Barcos, aviones, algunos procesos industriales (fertilizantes…), camiones (con algunas dudas). Si bien en este momento tenemos que recordar como se crea el llamado hidrógeno verde. El hidrógeno verde se produce a través del proceso de electrolisis aportando energía al agua para disociar la molécula y generar oxigeno e hidrógeno. Para que sea verde, necesitamos que esa energía sea verde, para ello ese proceso deberemos alimentarlo con fuentes de energías renovables.

Por concluir, para generar hidrógeno necesitamos agua y electricidad. Si consideramos que tanto España como Francia todos tenemos agua, suponemos que nuestros gobiernos prevén que España y Portugal, por nuestra localización y climatología, tendremos excedente energía eléctrica en 2030. Y si eso así, ¿no sería más fácil aumentar nuestra conexiones eléctricas transfronterizas y generar el hidrógeno en lugar de consumo?. La electricidad es mucho más fácil y barata de transportar que el hidrogeno además podemos evitarnos en gran parte la necesidad de comprimirlo siendo su uso más eficiente. ¿Qué pensáis?

Las baterías eléctricas que se cargan en 10 minutos

Son ya muchos los titulares que indican, «una nueva batería que se carga en 10 minutos», esta batería «te permitirá cargar tu coches en 5 minutos». Recientemente se ha publicado en diversos periódicos de tirada nacional un artículo según el cuál la Universidad de Pensilvania, habían publicado en la revista Nature los resultados de esta investigación. Normalmente no hago caso a estas publicaciones pero me sorprendió que se publicará en la revista Nature por su prestigio.

Artículo completo: https://www.lavanguardia.com/motor/vehiculos/coches/20221018/8565915/nueva-bateria-permitira-cargar-coche-electrico-solo-10-minutos-pmv.html

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05281-0

Si nos acercamos al artículo, lo que podemos ver es que han desarrollado un nuevo sistema de refrigeración que permitiría acelerar la velocidad de recarga.

Reflexionemos un poco:

Actualmente una batería de coche eléctrico que te permita dar una buena autonomía, comercial de un coche moderno, consideramos que son unos 70kWh. Para poder cargar un coche en 10 minutos, necesitaríamos un cargador hipotético de 420kW con una potencia constante, con una carga de batería que permitiera una carga en 6C. Aunque no es algo imposible, conseguir un 6C en las tecnologías actuales es imposible, provocaríamos un sobrecalentamiento de la pila con su posible explosión. A nivel de infraestructura requería mangueras que lleven 1000 amperios, aún llevando refrigeración o aumentar nuestras tensiones a 1000 Voltios para reducir a 500 amperios.

¿Seremos capaces de conseguir un 6C en baterías comerciales? Tal y como esta avanzando la tecnología, estoy seguro de ello. Habrá que saber cuando.

Punto de recarga con impedancia infinita – rearme automático según esquema 2

En el vídeo probamos un punto de recarga con impedancia infinita. Se trata del punto de recarga Trydan. Es el primer equipo que dispone de esta funcionalidad, tan útil en el mercado español.

La correcta aplicación del Esquema 2 impone una serie de retos técnicos dado que la función de control de la potencia contratada por el cliente la realizará el propio contador principal, sin necesidad de instalar un ICP independiente, y lo que es más importante, en el caso de actuación de la función de control de potencia, su rearme se deberá realizar desde la vivienda.

Los usuarios de vehículo eléctrico que tienen un garaje comunitario disponen del punto de recarga instalado directamente sobre bornas de contador, eso quiere decir que en caso de disparo por sobreconsumo (superando la potencia contratada), nos tocaría bajar abajo para desactivar las protecciones del punto de recarga para desactivarlas, y subir a la vivienda para desactivarlas, esperando unos segundos podríamos activarla directamente y el contador electrónico de nuestra compañía se rearma automáticamente. Es importante tener en cuenta que, en las viviendas de reciente construcción, el interruptor de control de potencia (ICP) se encuentra ubicado en el propio contador digital de la vivienda.

Con este punto de recarga y tal y como hemos podido probar en el vídeo, se rearma automáticamente, sin necesidad de bajar abajo. Se trata de un mecanismo por el cuál el punto de recarga pasa desapercibido al contador y no es capaz de verlo.

Según la normativa ITC BT 52, el esquema 2 para la instalación de puntos de recarga indica que deberá de disponer de algún mecanismo para rearmar desde la vivienda sin necesidad de bajar al garaje. Esto se puede conseguir comprando un reconectador automático compatible, o directamente con este punto de recarga.

¿Qué batería tiene mi Tesla?

Aunque parezca mentira si vamos a comprar un coche Tesla, el fabricante no nos dice cuál es nuestra capacidad de batería, nos indica los kilómetros que puede hacer, pero al diferencia del resto de fabricantes, es un dato que tienen oculto ya que optan por indicarte los kilómetros al ser más eficientes que coches de la competencia.

Aquí os dejamos una foto que muestra que batería monta.

Si, nos damos cuenta, en el gráfico de arriba vemos USA y EU, hay que tener en cuenta que los coches que pone EU, son los que se importan, inicialmente venían de USA, pero cambiaron (si os acordáis hubo una bajada de precio y un aumento de autonomía en los model 3), han optado por baterías CATL de litio ferro fosfato (sin cobalto y más ecológica y parece que más segura), pero también menos probada y con más problemas de balanceo.

¿Con qué coche eléctrico corre Carlos Sainz el Dakar? Características

Carlos Sainz esta corriendo el Dakar con un coche 100% eléctrico de Audi Sport. Pero en vez de recargar su coche eléctrico en punto de recarga, cada unos cuantos kilómetros, en este caso se ha puesto un generador de combustible dentro del coche que recarga la batería. Sería lo más parecido a un Opel Ampera o Chervolet Volt. A continuación os dejamos las características.

En la parte de arriba podemos ir siguiendo los componentes aunque se trate de una infografía.

Los motores eléctricos, según nos indica el fabricante, tenemos uno en cada eje de motor. Se ve perfectamente e las imágenes. Nos indican que han usado el mismo que la Formula E. El motor es capaz de dar 250kW de potencia, con lo cuál llevaría unos 500kW (limitada a 288kW por normativa unos 391 Cv)

Sistema de batería de alto voltaje (HVBS), aprox. 370 kg, celdas de iones de litio, capacidad útil de la batería aprox. 52 kWh, cargando con máx. 220 kW mientras se acciona a través del convertidor de energía

Creemos que han usado la misma bateria que tiene el Formula E. Equipan en su interior baterías de 800 V y 52 kWh de capacidad, diseñadas y fabricadas por McLaren Technologies. El paquete de baterías pesa 385 kilos. El contrato pasa a Williams para la temporada que viene.

Generador de gasolina, han indicado que han utilizado el que usan en la DTM. Un motor de 4 cilindros y 610 caballos de potencia, gasolina.

Con este bicho correrá Sainz y Peterhansen el Dakar, si lo hacen bien y no se pierden, lo normal es que el coche no llegue a la meta. Son lideres y quieren darle el máximo gas al coche, es un prototipo y siempre se necesita un Dakar de aclimatación y ver posibles defectos. No obstante estoy seguro de que el coche puede ser ganador ya que la tecnología eléctrica le permite un plus añadido en la arena. No obstante el coche sigue contaminando, igual que otros, pero es un avance.