Las fuentes de energía renovable tienen un gran potencial para transformar la forma en que la sociedad genera energía, y la integración de estas fuentes de energía está siendo impulsada actualmente por gobiernos y organizaciones de servicios públicos. La generación, la medición y la conversión eficientes a CA compatible con la red son fundamentales para una integración fluida de las fuentes de energía renovable.
Resumen: Las fuentes de energía renovables tienen un gran potencial para transformar la forma en que la sociedad genera energía, y la integración de estas fuentes de energía está siendo impulsada actualmente por gobiernos y organizaciones de servicios públicos. La generación, la medición y la conversión eficientes a CA compatible con la red son fundamentales para una integración fluida de las fuentes de energía renovable. También es necesaria la comunicación de esa energía disponible. Este artículo revisa las tecnologías disponibles para la integración de fuentes de energía a gran y pequeña escala.
prólogo
Imagine un mundo donde toda la energía provenga de fuentes renovables. Considere ahora que la Hoja de Ruta de la Energía 2050¹ de la Comisión Europea de 2011 proponía un escenario futuro en el que el 97 % de la electricidad consumida se generaría realmente a partir de fuentes renovables. Sí, nuestro objetivo es el 97%. ¿Cómo sería un mundo así? Cierra los ojos y ve imágenes de aire claro, cielos azules y prados verdes. Genial, pero no antes de que se haya hecho una buena cantidad de trabajo. Para nosotros, los ingenieros, las visiones y los sueños de un nuevo mundo “verde” están dando paso rápidamente a proyectos de ingeniería difíciles y de gran envergadura. ¿Podemos recolectar, agregar y proporcionar suficiente energía renovable para llegar al punto en que la energía renovable proporcione esencialmente toda la energía eléctrica que necesitamos?
Utilización de las principales fuentes de energía renovable
Las fuentes de energía renovables son sin duda una opción muy atractiva para generar energía. El sol y el viento son gratuitos, abundantes y permanentes. Después de la inversión de instalación inicial, puede producir energía limpia, barata y confiable en los años venideros. Al mismo tiempo, las nuevas sustancias químicas, como el seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS) y las nanopartículas, han transformado la energía fotovoltaica, lo que permite menores costos de fabricación y factores de forma flexibles. Además, la producción en masa continúa reduciendo el costo de los paneles tradicionales de silicio y polisilicio.
Pero todavía hay un paso más en la integración de fuentes de energía renovable. Después de generar electricidad a partir de células solares, la energía debe convertirse en energía de CA para su uso en la red. Para ser rentable, este paso de reversión debe ser eficiente. En el sistema fotovoltaico completo actual, el “saldo del sistema” (es decir, todos los componentes excepto el panel) representa el 44,8% del costo del sistema. Ese porcentaje aumentará en 2012². Por lo tanto, no hay argumento de que estos dispositivos electrónicos deban funcionar de manera eficiente y confiable.
Se requerirán instalaciones a gran escala de energía fotovoltaica, eólica e hidroeléctrica si las empresas de servicios públicos desean generar la mayor parte de su energía a partir de fuentes renovables. Además, la red eléctrica debe ser capaz de transportar y posiblemente almacenar también estas grandes fuentes de energía distribuidas e intermitentes. Además, la conservación y la eficiencia también deben jugar un papel importante. Tecnologías como la iluminación LED requieren una adopción masiva.
Escalar hacia abajo a la recolección de energía como otra opción
Hay otra interesante historia de energía alternativa digna de discusión. Es recolección de energía. El desafío aquí es pensar más allá de las diferentes fuentes de energía y considerar la escala de estas fuentes. Grandes parques eólicos o parques solares a escala de acres en el desierto proporcionan enormes cantidades de electricidad. Pero ¿qué pasa con la brisa que sopla las hojas por el suelo, o los rayos del sol que se filtran a través de las ventanas?Tener en cuenta la escala de estas fuentes abre una nueva gama de aplicaciones e ideas. De hecho, puede ampliar significativamente el alcance de las energías renovables.
Se requiere algo de creatividad. Imagine un teléfono móvil que se carga con ondas de radio en el aire. Los sensores de carretera se activan únicamente por el peso de las ruedas que circulan sobre ellos e informan sobre las condiciones del tráfico. Ventanas con revestimiento solar que permiten que cierta cantidad de luz solar ilumine y caliente un edificio, mientras que la luz solar restante se utiliza para generar electricidad. Llamadas recolección de energía, estas aplicaciones a pequeña escala no solo son posibles, sino que están más cerca de lo que imaginas. Estas fuentes de energía renovable deben manejar la energía de manera inteligente para aprovechar al mínimo el viento, la vibración o la luz solar.
ejercer un gran poder
generación de energía a pequeña escala
Recursos renovables y escala de recursos: esto es exactamente de lo que estamos hablando. Hasta ahora, hemos hablado de lo que algunas personas dan por sentado. Ahora podemos hablar de lo que ya está sucediendo. Maxim Integrated tiene muchos productos que abarcan una amplia gama de soluciones de energía alternativa, desde la recolección de energía a pequeña escala hasta implementaciones de energía solar a gran escala. Ofrece. Para la generación de energía ultracompacta, el MAX17710 (Figura 1) ofrece una conversión inteligente de cualquier fuente que produzca más de 1 µW de energía. Los circuitos integrados se consideran “independientes de la fuente de energía” porque recolectan energía del calor, la luz, la vibración y las fuentes magnéticas. El resultado es un voltaje utilizable que puede cargar la batería de microcélulas mientras hace funcionar simultáneamente el sensor.
En un mundo que depende casi por completo de las energías renovables, estas microfuentes de energía se convertirán en una parte necesaria de su cartera de energía. Esta es también la razón por la cual se necesitarán herramientas de recolección de energía como la MAX17710 en el futuro.
Generación de energía a mediana y gran escala
Para instalaciones fotovoltaicas medianas y grandes, la medición de la energía producida permite conocer el funcionamiento del sistema.de 78M6613 El chip de medición de energía mide con precisión la energía de CC o CA hasta un 0,5 % con un rango dinámico de 2000:1. Los datos reales se muestran en la Figura 2. Esta precisión y rango permite a los productores de energía monitorear y medir el rendimiento del sistema de los paneles solares en la azotea que producen energía por la mañana y por la noche, incluso con la luz solar más débil.