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Ciencia & Tecnología

Dispositivos mejorarían eficiencia de las energías solar y eólica

Convertidores, cargadores y microinversores de energía son algunos de los prototipos desarrollados para aumentar al máximo la eficiencia de las energías solar y eólica, de manera que puedan competir con la hidroeléctrica, que es la de mayor producción en Colombia.

Medellín, 07 de octubre de 2020Agencia de Noticias UN-

En paneles solares se desarrollan celdas orgánicas y concentración de la radiación solar. Foto: Facultad de Minas UNAL Sede Medellín.

Cargador/descargador que conecta baterías a microrredes con niveles de voltaje mayores, iguales o menores a los de la batería. Foto: ITM-UNAL.

Desarrollaron dispositivos como este cargador/descargador de baterías, que reducen la degradación de la batería. Foto: ITM-UNAL.

El reto del P5 es proponer una solución competitiva en valores de energía solar y eólica. Foto: Facultad de Minas UNAL Sede Medellín.

Se diseñaron dispositivos para almacenar la energía generada por las fuentes solares o eólicas en un sistema eléctrico. Foto: ITM-UNAL.

Energética 2030 es una alianza interinstitucional que busca estrategias de transformación del sector energético. Imagen: Energética 2030.

Estos avances forman parte del Proyecto P5 –Generación distribuida de energía eléctrica en Colombia a partir de energía solar y eólica–, que se desarrolla en el marco de la alianza Energética 2030, adelantado por investigadores de las Universidades Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín, EIA, Eafit y Pontificia Bolivariana (UPB).

Energética 2030 es un acuerdo interinstitucional liderado por la UNAL y conformado por otras 7 universidades (UPB, Eafit, EIA, Cecar, Unisucre, Uniguajira y UFPS) y 3 empresas (ISA, XM, Internexa) con el propósito de ejecutar un programa de investigación, desarrollo e innovación (I+D+i) financiado por Colciencias dentro de Colombia Científica.

Dicho programa responde al foco estratégico de Energía Sostenible y busca definir estrategias de transformación del sector energético colombiano a 2030.

El profesor Ernesto Pérez, de la UNAL Sede Medellín, subdirector de Fortalecimiento Institucional en Energética 2030, indica que el Proyecto P5 está enfocado en la implementación de la energía solar y eólica adaptada a las características de velocidad del viento y la radiación solar en el país, para mejorar su eficiencia.

“En esencia, se busca construir nuevas estrategias, arquitecturas y dispositivos para generar energía eléctrica a partir de fuentes solares y eólicas”, explicó el profesor Carlos Andrés Ramos, de la Facultad de Minas de la UNAL Sede Medellín.

El investigador trabaja en energía fotovoltaica, gestión energética y almacenamiento de energía: “me encargo tanto de la generación con paneles fotovoltaicos tradicionales como de la gestión de esa energía dentro del sistema eléctrico y de su almacenamiento para posterior uso”.

Agregó que “ya desarrollamos tres estrategias para definir dónde ubicar los generadores dentro del sistema eléctrico: una estrategia basada en grafos, otra que utiliza algoritmos genéticos, y otra con el método de barrido, ya publicadas en artículos en revistas indexadas”.

Así mismo, para almacenar la energía generada por las fuentes solares o eólicas en un sistema eléctrico se han diseñado convertidores tipo cargadores/descargadores de baterías, asociados con microrredes basadas en esas fuentes renovables.

“Además en el sistema fotovoltaico desarrollamos una estrategia de control a frecuencia fija que permite monitorear los convertidores que extraen la energía eléctrica de los paneles fotovoltaicos a una frecuencia constante”, señaló el profesor Ramos.

Explicó además que “el último aspecto abordado es la utilización de un tipo de convertidor para sistemas fotovoltaicos –el DAB (Dual Active Bridge)–, convertidor de doble puente activo que hasta ahora no se había usado en sistemas fotovoltaicos por tener retos importantes en diseño y control. Ese convertidor tiene la ventaja de incluir un transformador de alta frecuencia que le provee aislamiento, lo que se traduce en seguridad de operación del sistema fotovoltaico”.

También se considera diseñar microinversores usando ese convertidor: “estos permitirán conectar un único panel a cualquier red eléctrica en lo que se denomina generación distribuida fotovoltaica”, precisa el académico.

“Desde la UNAL construimos cinco prototipos, los probamos, obtuvimos resultados experimentales y los publicamos en revistas indexadas. Así mismo, los integrantes del P5 estamos trabajando en un prototipo general integrador para mostrar que todo lo desarrollado funciona en cohesión”, concluye el profesor Ramos.

Otros avances

El ingeniero mecánico Gilberto Osorio, profesor de la Universidad Eafit y director del Proyecto P5, reitera que el objetivo es lograr avances en tecnologías de generación de energía eléctrica a partir de estas fuentes alternativas.

Para mejorar la eficiencia en energía solar se desarrollan celdas de materiales orgánicos en los paneles, se utilizan capas antirreflectivas y se desarrolla la concentración solar fotovoltaica, que consiste en aumentar con medios ópticos los rayos solares sobre estas. Tales soluciones se validan con buenos resultados en análisis y simulaciones.

En energía eólica, la Universidad EIA analiza nuevos materiales orgánicos y cartón para las palas (aspas) de aerogeneradores verticales y la UPB desarrolla palas para aerogeneradores horizontales, buscando una mezcla de efectos mecánicos que permita trabajar a menores velocidades del viento y de forma más regular.

Un aerogenerador es un dispositivo que convierte la energía cinética del viento en eléctrica, al hacer girar las palas entre 13 y 20 veces por minuto.

“Del P5 tenemos formación en doctorado y maestría, de pregrado en Semillero, artículos de investigación, conferencias y redes; y en propiedad intelectual pensamos en protección de varios prototipos”, concluye el profesor Osorio.

(Por: fin/OLML/MLA/LOF
)
N.° 56

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