Hibridación diésel-fotovoltaica para núcleo de reproducción porcina

La creciente demanda de soluciones energéticas sostenibles y eficientes ha llevado a un avance significativo en la integración de tecnologías renovables y fuentes de energía convencionales. En este contexto, CRE Technology ha desarrollado una innovadora solución de hibridación, que combina múltiples fuentes de generación eléctrica de manera flexible y eficaz.

Este sistema no solo optimiza el uso de la energía, sino que también contribuye a la reducción de costes operativos y emisiones contaminantes, permitiendo una gestión más eficiente de los recursos energéticos disponibles.

La hibridación de sistemas eléctricos es una tendencia clave en diversas industrias, particularmente en áreas donde las fuentes de energía renovables, como la energía fotovoltaica y los aerogeneradores, deben complementarse con sistemas más tradicionales, como los grupos electrógenos. Sin una solución de hibridación adecuada, estos sistemas pueden operar de manera ineficiente, lo que puede resultar en un mayor consumo de combustible, costos operativos elevados y una menor fiabilidad en el suministro de energía.

La solución de hibridación de CRE Technology permite una integración fluida de diversas fuentes de energía, adaptándose a las necesidades específicas de cada cliente. Gracias a su diseño modular y altamente flexible, la solución puede ampliarse y personalizarse de acuerdo con los requisitos energéticos particulares de cada instalación. Además, esta tecnología de vanguardia no solo optimiza el uso de recursos, sino que también asegura la fiabilidad y estabilidad del sistema eléctrico, incluso en condiciones adversas o ante fallos de comunicación entre los equipos de control.

Instalaciones de vanguardia en Huesca

El núcleo de reproducción porcina de Castelflorite, ubicado en Huesca, fue inaugurado a finales de 2024 y se ha consolidado como una de las instalaciones más modernas y avanzadas de su tipo. Con capacidad para albergar a 3.000 madres y una capacidad de producción de más de 60.000 lechones anuales, el núcleo integra una serie de sistemas tecnológicos de última generación, diseñados para garantizar el bienestar animal y optimizar la producción.

Este complejo no solo se destaca por su capacidad y escala, sino también por su enfoque en la sostenibilidad y la reducción del impacto ambiental. El núcleo ha implementado tecnologías innovadoras que permiten un control riguroso de las condiciones ambientales y sanitarias, evitando la contaminación cruzada entre los animales y minimizando el riesgo de enfermedades. La integración de estas soluciones tecnológicas es fundamental para mejorar la eficiencia operativa y asegurar un entorno saludable para los animales, lo cual es clave para su desarrollo y productividad.

Con el compromiso de adaptarse a las exigencias de un sector cada vez más orientado a la sostenibilidad, el núcleo de Castelflorite representa un modelo de innovación en la industria agroalimentaria, integrando las mejores prácticas en bienestar animal y respeto por el medio ambiente.

Para que estas instalaciones funcionen correctamente, dada su dependencia del suministro eléctrico y ante la ausencia de acometida eléctrica de compañía, se han instalado 2 grupos electrógenos para funcionamiento continuo, que funcionan en régimen 24/7, estando uno de ellos como grupo de emergencia del grupo principal.

Los grupos electrógenos, fabricados por Grupos y Generadores Monzón, tienen unas potencias de 300 kVA el principal y 500 kVA el de emergencia y cuentan con regulación de frecuencia y tensión.

En previsión de la instalación de la acometida eléctrica, prevista para finales del 2025, el Grupo Empresarial Mazana instaló un parque fotovoltaico de 220 kW de potencia y una potencia nominal de 200 kW, con 2 inversores Huawei y placas fotovoltaicas Longi, para apoyar a la acometida eléctrica y reducir el consumo eléctrico de la misma. La instalación del parque fotovoltaico la realizó la empresa AMB Greenpower, que colaboró activamente en la integración del parque fotovoltaico con la solución de hibridación desarrollada por CRE Technology.

Problemática del cliente

Dado que el núcleo aún no dispone de acometida eléctrica de la compañía, el grupo electrógeno principal debe operar de manera continua, lo que implica un alto coste en gasoil, además de las frecuentes recargas de los depósitos.

Asimismo, la entrada de vehículos al núcleo siempre conlleva un riesgo de contagio para los animales, lo que hace esencial minimizar al máximo dichas entradas. Por este motivo, para el cliente era crucial reducir el consumo de gasoil, lo que llevó a encargar a CRE Technology el desarrollo de un sistema de control que permita la hibridación de la planta fotovoltaica (FV) con los grupos electrógenos.

Solución aportada por DSF Tecnologías

Una vez realizado el estudio de integración, la solución propuesta por CRE Technology garantizó al cliente la hibridación total de la planta fotovoltaica (FV) con los grupos electrógenos. Esta solución se basa en el uso de equipos de control de la familia Compact para gestionar tanto los grupos electrógenos como los inversores fotovoltaicos. Además, se instaló un módulo de acceso remoto que permite la supervisión a distancia de la planta eléctrica y la recepción de mensajes de alarma.

Para el control de los grupos electrógenos, se instaló un módulo Gensys Compact Prime, con las siguientes características:

• Secuencias automatizadas de arranque y parada del motor: simplifica el proceso de arranque y parada del funcionamiento del generador.
• Comunicación CANbus J1939: garantiza la integración con motores electrónicos, mejorando la supervisión y el control del rendimiento.
• Protecciones del generador: incluye protecciones mecánicas y eléctricas para garantizar un funcionamiento confiable y seguro.
• Monitorización y visualización de parámetros: fácil control y visualización de parámetros mecánicos y eléctricos.
• Capacidad de sincronización: permite la sincronización de hasta 32 generadores (con la red, baterías, fotovoltaico, eólico...), garantizando un funcionamiento cohesionado y la distribución de la energía.
• Reparto de carga kW/kVAr: ofrece transferencia de rampa de carga/descarga para una gestión óptima de la carga.
• Gestión dinámica de generadores: ajusta el número de generadores en funcionamiento en función de las variaciones de carga y los cambios en la producción de energía fotovoltaica o eólica. Esto se consigue mediante su avanzada comunicación CANbus con otros controladores híbridos, garantizando un suministro de energía de reserva constante.

Para el control de los inversores, a través del módulo SmartLogger 3000 de Huawei, se instaló un módulo Hybrid Compact, con las siguientes características:

• Control flexible de inversores: permite gestionar desde un único inversor fotovoltaico o de turbina eólica hasta varios inversores a través de un dispositivo centralizador propio.
• Amplia compatibilidad de comunicaciones: soporta comunicación ModBus TCP y RTU (con adaptador para RTU) con una amplia gama de inversores incluyendo marcas como ABB, Afore, AP Systems, Canadian Solar, Danfoss Solar, Delta, Deye, Fronius, Goodwe, Hoymiles, Huawei, Kaco, Outback Power, Qcells, Schneider, Solax Power, Solis, Sungrow.
• Compatibilidad Sunspec: Para los inversores compatibles con Sunspec, el controlador ofrece un reconocimiento automático sin necesidad de configurar la tabla ModBus. Para inversores no Sunspec, hay disponible una tabla ModBus configurable.
• Monitoreo y visualización de parámetros: permite la adquisición y visualización de los parámetros eléctricos del inversor, ya sea a través de ModBus TCP/RTU o utilizando las entradas de voltaje y corriente propias del producto para redundancia y adquisición acelerada de datos.
• Gestión de la limitación de potencia fotovoltaica y eólica: ajusta la potencia fotovoltaica o eólica en función de las necesidades de la aplicación, como mantener una potencia mínima en los generadores, cumplir los valores de consigna de la red o limitar la corriente de carga de las baterías.
• Control de potencia reactiva: permite controlar la potencia reactiva fotovoltaica o eólica, ya sea mediante un factor de potencia fijo configurable o compartiendo la potencia reactiva entre el inversor fotovoltaico o eólico y otras fuentes.
• Funciones de seguridad: Parada inmediata de la producción fotovoltaica o eólica en caso de potencia inversa de los generadores, con el fin de mantener la producción. Incluye el control manual del relé de producción del inversor.
• Gestión de la pérdida de comunicación: en caso de pérdida de comunicación con el inversor, el controlador puede abrir el relé de producción del inversor o cambiar los generadores a modo caída para garantizar la continuidad del funcionamiento, volviendo al modo isócrono una vez restablecida la comunicación.
• Protecciones eléctricas del inversor: garantiza la seguridad y la vida útil de los inversores.

Para la comunicación remota, se instaló un módulo i4Gen Box, con las siguientes características:

• Visualización automática de un diagrama unifilar de su central eléctrica, lo que simplifica la supervisión y el control de hasta 40 fuentes de energía.
• Archivo con fecha y hora de los últimos 500 eventos/alarmas/fallas, con varios filtros para facilitar el diagnóstico.
• Historial de curvas de producción de hasta 30 años de datos.
• Conectividad WiFi, Ethernet (WAN) o 4G (opcional, vía tarjeta SIM) para acceder a Internet en todas las situaciones.
• Configuración automática de las direcciones IP de todos los controladores para un acceso rápido y sencillo.
• Sincronización horaria automática con la red, aplicada a todos los controladores de la instalación.
• Acceso remoto seguro a través de ZOHO Assist para supervisar, configurar y controlar sus equipos esté donde esté.
• Notificación detallada por correo electrónico cuando se produce una alarma o una falla.
• Localización GPS integrada y notificación por correo electrónico si los generadores son movidos (opcional).
• Páginas de visualización totalmente personalizables para satisfacer sus necesidades específicas.
• Logo del cliente personalizable en la cabecera, la página de inicio y la pantalla de encendido.

Topología y funcionamiento

Para realizar en control de la potencia generada tanto por los grupos electrógenos como por los inversores FV, se realizó una topología de comunicaciones CANBus y Modbus TCP tal y como se muestra en la siguiente imagen:

De esta manera, se puede controlar la potencia generada, tanto activa como reactiva, por los grupos electrógenos y los inversores fotovoltaicos, permitiendo un reparto de carga eficiente entre ellos.

Además, en caso de pérdida de comunicación CANBus entre los controladores, la planta funcionará en modo droop o caída, lo que permitirá que los grupos electrógenos continúen operando junto con los inversores FV. El sistema también incluye una protección contra la inversión de potencia en los grupos electrógenos, desconectando la generación fotovoltaica para evitar la parada de los generadores, lo que podría causar una pérdida de tensión.

El módulo i4Gen Box permite generar curvas de producción de kW y kVAr tanto de los grupos electrógenos como de la planta fotovoltaica. En la siguiente imagen se muestra el perfil de generación de esta aplicación:

En las curvas se muestra la generación de kW tanto del grupo electrógeno como de los inversores fotovoltaicos durante un periodo de 3 días. Con la opción de apilar curvas, se puede observar claramente cómo los inversores fotovoltaicos (curva amarilla) generan más potencia que el grupo electrógeno (curva azul) durante las horas de sol.

Ventajas del sistema

La solución de hibridación desarrollada por CRE Technology ofrece las siguientes ventajas:

• Es una solución modular y ampliable, adaptada a las necesidades del cliente, con una excelente relación entre funciones y coste.
• Permite controlar la hibridación efectiva de diversos activos de generación eléctrica, como la red, los grupos electrógenos, los inversores fotovoltaicos, el almacenamiento de baterías, los aerogeneradores, etc., en cualquier cantidad y combinación.
• Incluye numerosas secuencias nativas que eliminan la necesidad de instalar un PLC de control, garantizando la generación de energía eléctrica incluso ante la pérdida de comunicación entre los equipos de control, y reduciendo el tiempo de puesta en marcha gracias a su capacidad de adaptación.
• Facilita la supervisión remota desde cualquier dispositivo, con opción de autenticación de doble factor y envío de mensajes de alarma.
• Dado que los inversores fotovoltaicos permiten la generación de potencia reactiva en los cuatro cuadrantes, se puede eliminar la batería de condensadores, reduciendo el coste de la instalación.
• Contribuye a la reducción del consumo de combustible y a la disminución de las emisiones contaminantes.

Como muestra de ello, en las siguientes imágenes se puede ver la diferencia en el consumo de combustible en función de la generación fotovoltaica, llegando a ahorrar un 50% en el combustible:

Como se desprende de lo expuesto en este artículo, la hibridación de distintas fuentes de energía no solo representa una solución innovadora para la generación de electricidad, sino que también ofrece una amplia gama de ventajas tanto a nivel técnico como económico.

Al combinar fuentes de energía renovables, como la solar y la eólica, con sistemas convencionales de generación, se optimiza el rendimiento y la fiabilidad de las instalaciones. Esto permite a nuestros clientes no solo reducir significativamente los costes de instalación y mantenimiento, sino también aprovechar al máximo los recursos energéticos disponibles en función de las condiciones ambientales.

Además, este enfoque híbrido tiene un impacto directo en la sostenibilidad, ya que contribuye a la disminución de las emisiones contaminantes al reducir la dependencia de los combustibles fósiles. En consecuencia, no solo se beneficia el bolsillo de los usuarios, sino que también se avanza hacia un modelo de consumo energético más responsable y respetuoso con el medio ambiente.

En este sentido, la implementación de tecnologías híbridas se presenta como una estrategia clave para fomentar una transición energética más limpia y eficiente, ayudando a mitigar los efectos del cambio climático a nivel global. Este tipo de hibridación no solo busca optimizar los recursos y reducir costos, sino también fomentar un futuro más verde y sostenible para las próximas generaciones.