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Inversores inteligentes de energ�a solar fotovoltaica

 

Smart solar photovoltaic inverters

 

Inversores solares fotovoltaicos inteligentes

 

 

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Correspondencia: don.da1@hotmail.com

 

 

 

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas �����

Art�culo de Revisi�n� ���

 

 

 

*Recibido: 25 de febrero de 2022 *Aceptado: 26 de marzo de 2022 * Publicado: 07 de abril de 2022

 

 

 

 

 

1. Universidad Luis Vargas Torres, Esmeraldas, Ecuador.

     II.            Universidad Luis Vargas Torres, Esmeraldas, Ecuador.

 

 

 

 

 

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Resumen

El presente art�culo tiene como objetivo exponer algunas consideraciones y reflexiones acerca de los inversores inteligentes de energ�a solar fotovoltaica. La metodolog�a utilizada se bas� en una investigaci�n cualitativa de tipo documental bibliogr�fico, bajo un dise�o de an�lisis de contenido cualitativo. Los documentos que conformaron la base del an�lisis documental qued� conformada por producciones cient�ficas tales como art�culos de investigaci�n, trabajos de grado de maestr�a o tesis doctorales publicados entre 2018 y 2021 elaborados en idioma espa�ol, publicados en la base de datos de Google acad�mico, revistas indexadas como �Scielo�, �Redalyc� �Dialnet�, entre otras y repositorios digitales de diversas universidades nacionales e internacionales. En total fueron seis (06) fuentes bibliogr�ficas las que terminaron siendo sistematizadas para el respectivo an�lisis de contenido. Mediante an�lisis comparativo de lecturas, se obtuvieron las ideas insertas en este documento, denotando que este es de car�cter general y no particular, por cuanto se intent� contrastar tecnolog�a y medioambiente. Como conclusi�n se tiene que los inversores solares inteligentes son un elemento primordial para un sistema solar fotovoltaico, pues no solo se encargan de convertir la corriente directa variable de los paneles solares en corriente alterna, que puede ser utilizada en las empresas o en las viviendas, sino que adem�s tiene entre otras funciones la compensaci�n de potencia reactiva; el diagn�stico de las fallas en tiempo real y la gesti�n m�s eficiente de energ�a. Todo lo cual conlleva a mejores resultados maximizando la cantidad de potencia generada por el sistema fotovoltaico, en este sentido, las actividades econ�micas del futuro ser�n cada d�a m�s de mayor contenido tecnol�gico.

Palabras clave: Tecnolog�as medioambientales; desarrollo; impacto; medioambiente.

 

Abstract

The objective of this article is to expose some considerations and reflections about intelligent photovoltaic solar energy inverters. The methodology used was based on a qualitative bibliographic documentary research, under a qualitative content analysis design. The documents that formed the basis of the documentary analysis were made up of scientific productions such as research articles, master's degree works or doctoral theses published between 2018 and 2021 prepared in Spanish, published in the academic Google database, indexed journals such as "Scielo", "Redalyc" "Dialnet", among others and digital repositories of various national and international universities. In total there were six (06) bibliographic sources that ended up being systematized for the respective content analysis. Through comparative analysis of readings, the ideas inserted in this document were obtained, denoting that this is of a general and not particular nature, since an attempt was made to contrast technology and the environment. In conclusion, intelligent solar inverters are an essential element for a photovoltaic solar system, since they are not only responsible for converting the variable direct current of the solar panels into alternating current, which can be used in companies or homes, but also has among other functions the compensation of reactive power; diagnosis of faults in real time and more efficient energy management. All of which leads to better results by maximizing the amount of power generated by the photovoltaic system, in this sense, the economic activities of the future will be more technological every day.

Keywords: Environmental technologies; development; impact; environment.

 

Resumo

O objetivo deste artigo � expor algumas considera��es e reflex�es sobre inversores inteligentes de energia solar fotovoltaica. A metodologia utilizada baseou-se em pesquisa bibliogr�fica documental qualitativa, sob um desenho de an�lise de conte�do qualitativa. Os documentos que serviram de base para a an�lise documental foram compostos por produ��es cient�ficas como artigos de pesquisa, trabalhos de mestrado ou teses de doutorado publicados entre 2018 e 2021 elaborados em espanhol, publicados na base acad�mica Google, revistas indexadas como "Scielo" , "Redalyc" "Dialnet", entre outros e reposit�rios digitais de diversas universidades nacionais e internacionais. No total foram seis (06) fontes bibliogr�ficas que acabaram sendo sistematizadas para a respectiva an�lise de conte�do. Atrav�s da an�lise comparativa de leituras, foram obtidas as ideias inseridas neste documento, denotando que este � de natureza geral e n�o particular, uma vez que se procurou contrastar tecnologia e meio ambiente. Em conclus�o, os inversores solares inteligentes s�o um elemento essencial para um sistema solar fotovoltaico, pois n�o s�o apenas respons�veis ​​por converter a corrente cont�nua vari�vel dos pain�is solares em corrente alternada, que pode ser utilizada em empresas ou resid�ncias, mas tamb�m tem entre outros funciona a compensa��o de pot�ncia reativa; diagn�stico de falhas em tempo real e gerenciamento de energia mais eficiente. Tudo isso leva a melhores resultados ao maximizar a quantidade de energia gerada pelo sistema fotovoltaico, nesse sentido, as atividades econ�micas do futuro ser�o cada dia mais tecnol�gicas.

Palavras-chave: Tecnologias ambientais; desenvolvimento; impacto; meio ambiente.

Introducci�n

En los tiempos que trascurren, se ha estado enfatizando desde diversos organismos internacionales acerca de� la importancia del establecimiento de medidas que conduzcan por un lado al desarrollo sostenible de la econom�a y, por el otro a reducir el impacto negativo al ecosistema planetario en la visi�n de lograr el bienestar general. De este modo, adoptar tecnolog�as amigables con el medio ambiente en la b�squeda de c�rculos virtuosos, se supone como un aspecto imperativo orientado a lograr la descarbonizaci�n de las fuentes de energ�a y con ello, profundizar a�n m�s en el uso de recursos energ�ticos menos contaminantes.

�De acuerdo con (Cavazos, 2020) la tecnolog�a ambiental, tecnolog�a verde o tecnolog�a limpia es aquella que al ser aplicada no produce efectos secundarios o transformaciones al equilibrio ambiental o a los sistemas naturales. En el mismo marco, (Mart�n, 2005), expresa que las tecnolog�as ambientales tienen el potencial para reducir las presiones sobre recursos naturales y para fomentar la competitividad, debido a que pueden desacoplar el binomio crecimiento econ�mico y degradaci�n ambiental (p.2). Asimismo,�(Arroyave & Garc�s, 2006) conceptualizan como �Producci�n m�s Limpia� un enfoque integral preventivo, que pone �nfasis en una mayor eficiencia de utilizaci�n de los recursos materiales o materias primas y los recursos energ�ticos, de modo que se incrementen simult�neamente la productividad y la competitividad.

Lo anterior deja entrever que el desarrollo econ�mico y protecci�n ambiental pueden llevarse a cabo, teniendo claro que la integraci�n de estos �mbitos se hace posible mediante la generaci�n y uso de energ�a limpia y renovable tanto a nivel industrial como dom�stico. Para cumplir con estos objetivos, una de las tecnolog�as medioambientales m�s asequibles hoy en d�a son los sistemas fotovoltaicos, a decir de (Grijalva & V�lez, 2020) este tipo de tecnolog�a ha crecido exponencialmente en los �ltimos a�os alrededor del mundo, esto debido a sus m�ltiples ventajas en diversas �reas, �como el ambiental dada su baja producci�n de elementos contaminantes, en el sentido t�cnico debido a que es un tecnolog�a de �ltima generaci�n y finalmente en el �rea econ�mica por sus bajos costos de instalaci�n y operaci�n� (p.20).

El desarrollo tecnol�gico ha permitido un alto grado de actualizaci�n en cuanto a la tecnolog�a de producci�n de electricidad a partir de la energ�a fotovoltaica, especialmente en lo que respecta a los inversores, pues, tal como afirma�(Gonzales, 2020) estos elementos juegan un papel fundamental en los sistemas solares fotovoltaicos, convirtiendo la potencia de corriente directa generada por los paneles solares, a corriente alterna utilizable por aparatos el�ctricos convencionales.

En este punto es oportuno indicar que, hoy en d�a, seg�n (Santoyo, 2020) �los inversores ya no se limitan a convertir la electricidad DC (corriente continua) en AC (corriente alterna), sino que controlan y diagnostican la salud de los sistemas fotovoltaicos, lo que hace que el sistema sea inteligente� En el mismo orden, el Centro Nacional de Control de Energ�a de M�xico�(CENACE, 2020) destaca que los� inversores inteligentes tienen la capacidad de regular frecuencia y voltaje, y equipamiento necesario para monitoreo, comunicaci�n y control desde los centros de control de distribuci�n.

A medida que la digitalizaci�n evoluciona las industrias tienen la obligaci�n de transformarse para poder enfrentar los retos y cumplir con las responsabilidades y compromisos en un mundo que no deja de avanzar aceleradamente en el �mbito tecnol�gico y, a la vez debe poner el foco en el cuidado y protecci�n del ambiente. A esta raz�n, los mencionados inversores inteligentes pueden constituirse en un importante aporte al desarrollo tecnol�gico para manejar el sistema fotovoltaico haci�ndolos cada vez m�s sostenibles y seguros.

Sobre la base de las consideraciones anteriores, el presente art�culo tiene como objetivo exponer algunas consideraciones y reflexiones acerca del uso de los inversores inteligentes de energ�a solar fotovoltaica como una innovaci�n tecnol�gica con miras a favorecer al medio ambiente.

Aspectos conceptuales

Promover el desarrollo y crecimiento econ�mico de las naciones a trav�s del uso de energ�as renovables para el beneficio de toda la poblaci�n y del medio ambiente, requiere la indispensable sinergia de diversos sectores p�blico y privados. Al respecto, (Mart�n, 2005) aduce que es necesaria la acci�n en el �mbito comunitario, nacional y local. Tomando en cuenta esta premisa, la adopci�n de cambios tendientes a la transformaci�n de las formas como se hacen las cosas, sustentado en conocimientos generados como producto de la investigaci�n, el desarrollo tecnol�gico y la actividad productiva misma, ha conllevado a considerar a la energ�a fotovoltaica como una alternativa viable para la consecuci�n de esta meta, la cual ha tenido una gran demanda por las facilidades y ventajas que ofrece.

Algo que merece se�alamiento particular sobre esta tem�tica son los datos aportados de diversas investigaciones, mismas que dan cuenta de los beneficios atribuibles al uso de la energ�a fotovoltaica. Sobre este particular, International Renewable Energy Agency�(IRENA, 2019), destaca que en algunos pa�ses, la penetraci�n de la energ�a solar fotovoltaica, entre otras, ya es mucho mayor que la media mundial, report�ndose que el costo de la electricidad generada a partir de la energ�a solar fotovoltaica se redujo en un 77 % entre 2010 y 2018. (p.6).

Lo anteriormente descrito, explica de alguna manera la participaci�n con tendencia al aumento de este tipo de energ�a, as� en el informe (IRENA, 2019) se indica que �en un escenario compatible con el Acuerdo de Par�s, para descarbonizar el sector energ�tico, en particular la energ�a solar fotovoltaica desempe�a un papel fundamental en la transici�n energ�tica que involucra las energ�as limpias� (p.6).

La tecnolog�a fotovoltaica

La tecnolog�a fotovoltaica se trata, seg�n�(Arencibia, 2016) de una tecnolog�a que permite la conversi�n de la energ�a proveniente del sol en energ�a el�ctrica. Esta conversi�n de energ�a se logra debido al efecto fotovoltaico, el cual consiste en la obtenci�n de una corriente directa producto de la radiaci�n electromagn�tica emitida por la luz del sol. Para este proceso es necesaria la implementaci�n de una c�lula fotovoltaica constituida de material semiconductor que se ha sometido a un proceso de dopaje, para dar lugar a un campo el�ctrico dentro de s�. La luz proveniente del sol emite fotones que son part�culas energ�ticas, al incidir en la c�lula dichos fotones pueden ser reflejados, absorbidos o simplemente atravesar sin causar ning�n efecto�(Garc�a Lop�z, 2009).

Los fotones absorbidos ceden su energ�a a los electrones que conforman el material semiconductor, est� energ�a es aprovechada espec�ficamente por los electrones ubicados en la capa de valencia quienes adquieren la energ�a suficiente para romper el enlace que los liga al n�cleo y de tal manera circular libremente por el material�(Guardiola, 2008). El campo el�ctrico existente en el material induce una acumulaci�n de cargas tanto positivas como negativas en los extremos del mismo provocando una diferencia de potencial�(Garc�a Lop�z, 2009). Si se coloca un conductor que una los extremos de la c�lula, est� claro que habr� una circulaci�n de corriente, la cual puede realizar un trabajo �til al conectar en ella una carga determinada�(Guardiola, 2008).

La evoluci�n tecnol�gica proporciona las c�lulas fotoel�ctricas o fotovoltaicas que son dispositivos fabricados con silicio, destinados a generar energ�a el�ctrica a partir de la luz solar (Uzquiano, Sullivan, & Sandy, 2015). Un 90% de las c�lulas fotovoltaicas son fabricadas de silicio debido a su abundancia en la corteza terrestre y tambi�n a que su eficiencia se considerada alta�(Garc�a Lop�z, 2009).

La conversi�n fotovoltaica depende tanto de la intensidad de radiaci�n incidente como de las propiedades intr�nsecas del material�(Guardiola, 2008). De esta forma, la radiaci�n solar que alcanza la Tierra puede aprovecharse por medio del calor que produce, como tambi�n a trav�s de la absorci�n de la radiaci�n, en dispositivos �pticos o de otro tipo�(Barber� , 2015). Eventualmente, la potencia de la radiaci�n var�a seg�n el momento del d�a, las condiciones atmosf�ricas que la amortiguan y la latitud. Se puede asumir que en buenas condiciones de irradiaci�n el valor es de aproximadamente 1000 W/m2 en la superficie terrestre. A esta potencia se la conoce como irradiancia (Barber� , 2015).

Uno de los principales factores a tener en cuenta a lo largo de un proyecto donde se pretenda generar energ�a fotovoltaica es la irradiaci�n solar media en la localidad donde se va a realizar la instalaci�n. De ella depende la cantidad de energ�a que se podr� aprovechar, as� como el rendimiento de los paneles indirectamente (debido a las p�rdidas por altas temperaturas)�(Mu�oz, 2021).

En el Ecuador, la irradiaci�n promedio es una de las m�s altas del mundo. Estudios realizados determinan que el pa�s ecuatoriano, por su ubicaci�n geogr�fica, es considerado un �rea de alto potencial de radiaci�n solar donde se estima que la radiaci�n incidente media es de 3-4 kwh/m2 /d�a�(Orellana & Orellana , 2015). Lo anterior es importante, debido a que muchos de los paneles solares se colocan inclinados para recoger mejor la irradiaci�n solar, la cantidad �ptima de energ�a se recoge cuando el panel est� inclinado en el mismo �ngulo que el �ngulo de la latitud�(Arla, Tapia, & Guasumba, 2017).

Sin duda alguna, en el proceso para transformar la energ�a solar en el�ctrica, la innovaci�n tecnol�gica es una herramienta crucial para aprovechar el recurso solar e impulsar la transformaci�n energ�tica tanto nivel nacional como global.

Sistemas fotovoltaicos: instalaciones y equipamiento

Los sistemas fotovoltaicos demandan instalaciones y equipamiento agrupados en componentes, tales como: un panel fotovoltaico, bater�as, regulador e inversor solar�(Alvarado, 2018). De este modo, los m�dulos fotovoltaicos son los encargados de captar la energ�a procedente de la radiaci�n solar y transformarla en energ�a el�ctrica a trav�s del efecto fotoel�ctrico�(Alvarado, 2018). El efecto fotoel�ctrico o emisi�n fotoel�ctrica o fotoemisi�n, subraya el hecho de que en ciertas condiciones, la luz se puede manipular de forma tal que sea capaz de mover electrones, mediante la liberaci�n de los mismos a partir de un s�lido�(Grijalva & V�lez, 2020).

Los paneles fotovoltaicos est�n formados por la agrupaci�n de c�lulas fotovoltaicas, aunque existen varios elementos que pueden ser usados para su fabricaci�n, las m�s empleadas en la actualidad son las de Silicio, debido a la relaci�n eficiencia-coste�(Alvarado, 2018). El rendimiento de los paneles fotovoltaicos se define como el resultado de la divisi�n entre la m�xima potencia de generaci�n el�ctrica y la potencia luminosa que se aplica sobre el panel�(Alvarado, 2018). Por otra parte, el prop�sito de las bater�as es la acumulaci�n de energ�a, de forma que tanto las horas nocturnas o las horas en un d�a en las que no hay radiaci�n suficiente, como los d�as en los que por incidencias climatol�gicas no se disponga de esta, se pueda disponer de un suministro garantizado�(Alvarado, 2018).

En cuanto al regulador o controlador de carga, tiene la funci�n de regular la intensidad y tensi�n producida por los m�dulos fotovoltaicos antes de que sea transferida hacia las bater�as, protegiendo as� la vida de los acumuladores durante el proceso de carga y descarga�(Alvarado, 2018).

Con relaci�n a la tarea del inversor solar, tiene que ver con la inversi�n de tensi�n. Una vez se dispone de energ�a, de generaci�n directa de paneles o almacenada en bater�as, �sta se descarga por los reguladores hacia el inversor. Este elemento transforma la energ�a en forma de corriente continua en corriente alterna y modifica el valor de la tensi�n para adaptarlo a la tensi�n t�pica de consumo�(Alvarado, 2018). El inversor es la interfaz que procesa la energ�a captada por los paneles fotovoltaicos que generan potencia en corriente directa para interconectarlos a las cargas o a la red el�ctrica, las cuales funcionan con corriente alterna�(Gonz�lez, C�rdenas, & �lvarez, 2019). La corriente alterna, es la que puede ser utilizada en las viviendas, almacenar en bater�as o verter a la red, de ah� que el inversor solar o inversor fotovoltaico, es uno de los elementos m�s importante de una instalaci�n de autoconsumo.

La generaci�n fotovoltaica, seg�n�(Vanek, Albright, & Angenent, 2012) es la obtenci�n de manera directa de energ�a electica de los rayos solares por medio de paneles fotovoltaicos, colocados como arreglos para satisfacer determinadas cargas, ya que la potencia de un simple panel esta entre los 80 y 200 Watt (W). Sus aplicaciones pueden ser tanto en grandes centrales de energ�a conectadas a la red, sistemas aislados y, para dotar de energ�a a ciertos elementos particulares como los sat�lites (p.671).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 1. Componentes de los Sistemas Fotovoltaicos

Fuente: (�rea Tecnologia, 2012)

 

 

Inversores inteligentes de energ�a solar fotovoltaica

De acuerdo a la literatura consultada, en la actualidad, en diversos pa�ses avanzados se experimenta un r�pido crecimiento de la generaci�n distribuida basada en inversores inteligentes, en particular de la energ�a solar fotovoltaica. En este esquema, las tecnolog�as digitales se convierten en un instrumento vital ya que favorecen la transformaci�n energ�tica de varias maneras: mejorando el monitoreo de los activos y su rendimiento, con operaciones m�s refinadas y un control m�s cercano al tiempo real, entre otros�(IRENA, 2019). Es as� que, hoy en d�a, se han logrado eficiencias superiores a 95 por ciento en inversores, llegando incluso a 99 por ciento en algunos casos�(Gonz�lez, C�rdenas, & �lvarez, 2019). Estos mismos autores rese�an que dentro de las funciones de un inversor inteligente, se tiene: Compensaci�n de potencia reactiva; Compensaci�n de arm�nicos; Gesti�n de energ�a; Diagn�stico de las fallas; Diagn�stico en tiempo real, Interacci�n con elementos de la red�(Gonz�lez, C�rdenas, & �lvarez, 2019).

En un futuro inmediato, los inversores inteligentes se constituir�n en el �cerebro� del sistema fotovoltaico. As�,�(Ding, 2021) severa que �aprovechando las tecnolog�as de semiconductores de vanguardia, se podr� acelerar los avances en energ�a solar fotovoltaica y las tecnolog�as de almacenamiento de energ�a para ayudar a las comunidades a alcanzar sus objetivos de neutralidad de carbono" (p.1). De acuerdo con (Deloitte Insights, 2018) Combinadas con inversores inteligentes, la energ�a solar puede aumentar la potencia mucho m�s r�pidamente que las centrales convencionales, contribuir a estabilizar la red incluso despu�s de que se ponga el sol y, ofrecer una respuesta m�s precisa (es decir: responde m�s r�pidamente con la potencia necesaria) que cualquier otra fuente de energ�a. Asimismo, destaca este �rgano especializado que los inversores inteligentes tambi�n pueden convertir los recursos distribuidos en activos de red con un impacto m�nimo en los consumidores, contribuyendo as� a la visibilidad y la utilidad de estos recursos para las empresas el�ctricas�(Deloitte Insights, 2018).

Existen diversos fabricantes de renombre mundial, que comercializan inversores para emplearse en instalaciones fotovoltaicas, que van desde equipos peque�os que sirven para convertir la energ�a proporcionada por uno o dos paneles (200 W-500 W), los que manejan arreglos de cuatro a 40 paneles (1 kW-10 kW) para aplicaciones residenciales y los que procesan 10 kW-100 kW en aplicaciones comerciales, hasta los dedicados a convertir grandes cantidades de potencia para plantas generadoras (100 kW a 3 MW)�(Gonz�lez, C�rdenas, & �lvarez, 2019).

Tipos de inversores solares

En el caso del autoconsumo solar residencial, se usan principalmente tres tipos de inversores solares: inversores string o en cadena, microinversores y optimizadores de potencia. Es de destacar, que�(Mu�oz, 2021) define cada uno de estos tipos de inversores de la siguiente manera:

a.-) Inversores tipo cadena, string o central: en las instalaciones fotovoltaicas con inversores string, los paneles solares se encuentran conectados por cadenas o l�neas, siendo necesario un inversor por l�nea de placas fotovoltaicas. Por ello, la potencia producida por cada l�nea quedar� restringida a la m�nima potencia de cada panel de la l�nea. Estos inversores son los m�s utilizados y los m�s baratos del mercado, siendo su uso principal en instalaciones sin la presencia de sombras y con paneles que tienen un rendimiento muy similar.

b.-) Microinversores: son inversores de menor tama�o que los convencionales. Los microinversores se conectan a una placa solar �nicamente, por tanto, transforman la corriente continua en alterna individualmente. Este modelo ofrece mejores prestaciones que los de cadena, pero la inversi�n es m�s elevada.

c.-) Optimizadores de potencia: los optimizadores de potencia combinan lo mejor de los inversores de cadena y los microinversores. Permiten ajustar la curva de producci�n de cada panel mientras que el inversor recoge la energ�a de cada uno. Este modelo es el m�s eficiente de los tres y, en caso de fallo del sistema, se desconectar� autom�ticamente. Los optimizadores de potencia permiten evitar que la p�rdida de rendimiento de un panel solar (por sombras o por fallos) afecte a la producci�n del resto de paneles solares.

 

Ilustraci�n 3. Instalaci�n Solar Aut�noma con Inversor

Fuente: (�rea Tecnologia, 2012)

 

 

 

Tecnolog�a fotovoltaica en Ecuador

En el Ecuador, seg�n �(Mu�oz, Rojas, & Barreto, 2018), a pesar de disponer de un alto potencial energ�tico, el desarrollo de la energ�a solar fotovoltaica es a�n incipiente, de manera particular en microgeneraci�n distribuida; para septiembre de 2017, el ARCONEL informa que la capacidad efectiva en este tipo de energ�a fue de 25,6 MW lo que represent� el 0,34 % de la capacidad total del pa�s, habiendo producido 35,3 GWh/a�o equivalente al 0,15 % de la producci�n total de energ�a.

Es recomendable incorporar un incentivo a la inversi�n en energ�a fotovoltaica en el pa�s, como criterio de tecnolog�a amigable con el ambiente, para aprovechar los adecuados niveles de insolaci�n existentes en el Ecuador, a tal punto de que se convierta en una fuente energ�tica competitiva frente a las tecnolog�as convencionales conducente al desarrollo sostenible de la econom�a.

 

 

Metodolog�a

La presente investigaci�n se realiz� desde una perspectiva cualitativa de an�lisis de contenido tem�tico, en el entendido que se elabora a partir de una revisi�n bibliogr�fica, donde la realidad captada se vuelve un conocimiento a partir de la interpretaci�n� de la informaci�n que ofrecen las fuentes documentales que la conforman. Seg�n�(Ru�z, 2012), el estudio cualitativo debiese cumplir con ciertas caracter�sticas propias desde la reconstrucci�n de significados, intentando interpretar y captar significados particulares y relevantes a los hechos, de manera metaf�rica y conceptual a partir del relato de los sujetos. En este caso, la reconstrucci�n e interpretaci�n de los significados de las fuentes bibliogr�ficas consultadas est� referida a exponer algunas consideraciones y reflexiones acerca del uso de los inversores inteligentes de energ�a solar fotovoltaica como una innovaci�n tecnol�gica con miras a favorecer al medio ambiente.

M�todo

El m�todo empleado para el an�lisis de las fuentes documentales es el inductivo, el mismo permitir� la reflexi�n y profundizaci�n del contenido te�rico de inter�s. En este contexto,�� �(Flick, 2015) expone �el proceso de investigaci�n cualitativa es inductivo, los conceptos y categor�as de an�lisis surgen conforme se profundiza en el estudio (p.13).

Dise�o de la investigaci�n

La presente investigaci�n se llev� a cabo bajo un dise�o de an�lisis de contenido cualitativo.�(Couture, 1975), concibe el an�lisis de contenido como el estudio realizado en el documento con el fin de extraer las caracter�sticas de su contenido (p.54).

Muestra documental

En t�rminos metodol�gicos, la unidad de an�lisis se objetualiza como documento, seg�n�(Valles, 2000 ) se entiende como documento �cosas que podemos leer y que se refieren a alg�n aspecto del mundo social�(p.120). Para el caso, que ocupa este estudio, los documentos que conformaron la base del an�lisis documental qued� conformada por producciones cient�ficas tales como art�culos de investigaci�n, trabajos de grado de maestr�a o tesis doctorales publicados entre 2018 y 2021 elaborados en idioma espa�ol, publicados en la base de datos de Google acad�mico, revistas indexadas como �Scielo�, �Redalyc� �Dialnet�, entre otras y repositorios digitales de diversas universidades nacionales e internacionales. En total fueron seis (06) fuentes bibliogr�ficas las que terminaron siendo sistematizadas para el respectivo an�lisis de contenido.

 

Procedimiento de an�lisis para la muestra documental

Una vez seleccionada la unidad de an�lisis de muestreo en las diversas bases de datos digitales, se procedi� a generar un listado con los t�tulos, resumen y palabras claves de los trabajos publicados. Para asegurar una selecci�n adecuada se emplearon descriptores como �tecnolog�a ambiental� �energ�a renovables� �energ�a solar fotovoltaica� �inversores inteligentes� Como forma de realizar el proceso de reflexi�n te�rica se emple� como estrategia el an�lisis de contenido.

�En consecuencia se elabor� una tabla o matriz documental para la reducci�n de la informaci�n mediante un procesamiento inferencial e interpretativo con el objeto de que el an�lisis sea sustentado en t�rminos t�cnicos, te�ricos y epistemol�gicos.

 

�Resultados y Discusi�n

Para el an�lisis de la informaci�n

Se elabor� una matriz documental conformada de los trabajos previos consultados, los cuales se organizaron en orden descendente del a�o de publicaci�n, en la cual se reflejaron las principales conclusiones y/o resultados, resultantes del proceso de investigaci�n de los autores citados. Luego de este an�lisis se realiz� la discusi�n de los resultados, proceso que consisti� en la contrastaci�n de las principales ideas planteadas por los investigadores, buscando establecer comparaciones.

 

Tabla 1. Matriz Documental Basada en las Fuentes Documentales Consultadas por A�o de Publicaci�n
Autor/a�o	Titulo	Tipo de documento	Resultados/conclusiones
(Merch�n, 2021)	Rentabilidad de la implementaci�n de paneles fotovoltaicos en relaci�n con el consumo promedio por vivienda en las 4 regiones naturales del Ecuador	Art�culo de investigaci�n Universidad Cat�lica de Cuenca. Ecuador	Las construcciones m�s autosustentables en las viviendas actuales, tales como son los paneles fotovoltaicos, suponen medidas fundamentales para contrarrestar los efectos negativos debido al desarrollo econ�mico, causados �a todos los ecosistemas y el� consumo indiscriminado de gran parte de los recursos naturales,. En cuanto a la generaci�n de energ�a en nuestro pa�s est� en su apogeo, por lo que no es necesario instalar paneles fotovoltaicos en lugares donde se genera electricidad de forma sostenible, salvo electricidad asequible. Sin embargo, la efectividad de implementar estos sistemas radica en �reas donde no se puede acceder a ellos.
(Callasi , 2020)	Impactos por la Integraci�n de la Generaci�n Distribuida con Energ�a Solar Fotovoltaica en Redes de Media Tensi�n de la Ciudad del Cusco	Tesis Doctoral Universidad Andina del Cusco. Per�	Se determin� que los m�dulos de paneles solares dimensionados en proporci�n del modelo comercial de 250Wp, corresponde a los requerimientos de potencia, proveyendo beneficios de distinta �ndole, de acuerdo con los hallazgos de la simulaci�n el�ctrica, que conllevan a la inclusi�n de una forma de producci�n de energ�a en sitio para alimentar una demanda en proporciones de incremento lineal y contribuir significativa a la contenci�n del calentamiento global identificado.
(Sandoval, 2020)	Arreglo Inteligente de Concentraci�n Solar FV para MPPT usando Tecnolog�a FPGA	Art�culo de investigaci�n Universidad de Carabobo, Venezuela.	Gracias al modelo de optimizaci�n sobre arreglos de concentraci�n solar Fotovoltaica (FV) para el punto de m�xima potencia (MPPT), cimentada en los m�todos basados en redes neuronales artificiales (ANN), arreglos con estructura Linear Feedback Shift Register (LFSR) y algoritmos adaptativos responsables del ajuste de los coeficientes del sistema, se ha logrado dotar de inteligencia al Sistema Solar Fotovoltaico (SFV), aplicando circuitos de procesamiento paralelo y reconfiguraci�n din�mica del arreglo, lo que introduce una mejora en el aprovechamiento de las condiciones de irradiancia, horas de sol pico (HSP), modificaci�n espectral, control de temperatura de los m�dulos FV, realimentaci�n de componentes de energ�a residual, para elevar el rendimiento total, a trav�s de la contribuci�n de cada etapa.
(Cort�s, G�mez, Betancur, Carvajal, & Guerrero, 2020)	�An�lisis experimental del desempe�o de un sistema solar fotovoltaico con inversor centralizado y con microinversores: caso de estudio Manizales	Art�culo de investigaci�n Universidad Nacional de Colombia, Colombia	Para los once meses de prueba, la generaci�n de energ�a total dada por el arreglo fotovoltaico con microinversores o con inversor centralizado cubri� los 499 kWh anuales de consumo para un colombiano en el sector residencial. La generaci�n total acumulada para el arreglo fotovoltaico con microinversores fue de 691 kWh y para el arreglo con inversor centralizado fue de 593,2 kWh.
(Gonz�lez, C�rdenas, & �lvarez, 2019)	Inversores inteligentes en sistemas de energ�a solar fotovoltaica	Art�culo de investigaci�n Universidad Aut�noma de San Luis Potos� (UASLP). M�xico	En el Centro de Investigaci�n y Estudios de Posgrado de la Facultad de Ingenier�a de la UASLP, se investiga c�mo mejorar la confiabilidad en la operaci�n de los sistemas fotovoltaicos y se desarrollan algoritmos de diagn�stico de fallas que permitan no s�lo detectar cu�ndo falla el inversor, sino que adem�s provea una localizaci�n autom�tica del componente que fall�. Otro tema de investigaci�n que se aborda para otorgarle inteligencia al inversor, es que �ste pueda interactuar con una red el�ctrica inteligente, pudiendo �sta ordenarle inyectar total o parcialmente la potencia generada por el sol, y de controlar la cantidad de potencia reactiva y de contaminaci�n arm�nica que compensar�.
(Ponce, 2019)	La energ�a solar fotovoltaica distribuida y las smart grid como modelo para diversificar la matriz energ�tica de Ecuador	Tesis Doctoral Universidad Nacional de Educaci�n a Distancia (UNED). Espa�a	Se ha determinado que actualmente la energ�a solar fotovoltaica no es competitiva en el contexto ecuatoriano. Se ha propuesto un plan de ajustes econ�micos en el que los subsidios a los combustibles f�siles para producir electricidad se transfieren para impulsar la energ�a solar fotovoltaica. A trav�s de este plan, se podr�a conseguir que esta tecnolog�a sea competitiva en el pa�s, adem�s de lograr importantes ahorros para el estado ecuatoriano.
Fuente: Elaboraci�n propia (2022)

 

 

Discusi�n

Despu�s de realizar el an�lisis de la informaci�n sobre los inversores inteligentes de energ�a solar fotovoltaica, se deja entrever que diversos autores consultados enfatizan en la necesidad utilizar la energ�a solar fotovoltaica debido a las ventajas que ofrece, as�,�(Merch�n, 2021) se�ala que resulta efectivo� instalar paneles fotovoltaicos en �reas donde no se puede acceder a electricidad; por su parte (Callasi , 2020) subraya el hecho de que los m�dulos de paneles solares contribuyen de forma significativa a la contenci�n del calentamiento global; por otro lado (Ponce, 2019), considera que impulsar la energ�a solar fotovoltaica podr�a conseguir que esta tecnolog�a sea competitiva en el pa�s, adem�s de lograr importantes ahorros para el estado ecuatoriano.

El grueso de la informaci�n que se incluy� en este an�lisis, da cuenta de la significancia de incluir la energ�a fotovoltaica como parte sustancial para la generaci�n de electricidad por los beneficios que trae consigo este tipo de energ�a renovable, tales como: es una energ�a limpia y por tanto amigable con el medio ambiente, puede contribuir a electrificar regiones remotas, todo lo cual conlleva a elevar la calidad de vida de los pobladores, as� tambi�n, se hace �nfasis en el posible ahorro que representa para el gobierno nacional el uso de esta tecnolog�a en el pa�s.

Dado que, los inversores solares son una de las piezas fundamentales en los sistemas fotovoltaicos, pues como ya se hizo menci�n a lo largo del desarrollo del presente estudio, son los encargados de transformar la corriente directa en corriente alterna para que pueda ser utilizada en las empresas y hogares, en �poca reciente se han venido desarrollando tecnolog�as para incorporan al sistema inversores inteligentes, cuya funci�n va m�s all� de la se�alada d�ndose el caso como dice (Santoyo, 2020) de que ahora controlan y diagnostican la salud de los sistemas fotovoltaicos, lo que hace que el sistema sea inteligente. En esta l�nea las incursiones tecnol�gicas en opini�n de (Sandoval, 2020) giran en torno a optimizaci�n sobre arreglos de concentraci�n solar Fotovoltaica (FV) para el punto de m�xima potencia (MPPT), cimentada en los m�todos basados en redes neuronales artificiales (ANN), arreglos con estructura Linear Feedback Shift Register (LFSR) y algoritmos adaptativos responsables del ajuste de los coeficientes del sistema, se ha logrado dotar de inteligencia al Sistema Solar Fotovoltaico (SFV).

Dentro de este marco, (Cort�s, G�mez, Betancur, Carvajal, & Guerrero, 2020), aducen que la generaci�n de energ�a total dada por el arreglo fotovoltaico con microinversores o con inversor centralizado cubri� los requerimientos anuales de consumo en el sector residencial objeto de estudio. Estomde alguna manera representa una oportunidad de adelantar trabajos de electrificaci�n calidad mediante el aprovechamiento de la tecnolog�a de inversores inteligentes. Adscrito a esto (Gonz�lez, C�rdenas, & �lvarez, 2019) subrayan las investigaciones que se llevan a cabo orientadas a mejorar la confiabilidad en la operaci�n de los sistemas fotovoltaicos y se desarrollan algoritmos de diagn�stico de fallas que permitan no s�lo detectar cu�ndo falla el inversor, sino que adem�s provea una localizaci�n autom�tica del componente que fall�. Adem�s de ello, destacan los estudios que se siguen para otorgarle inteligencia al inversor, que �ste pueda interactuar con una red el�ctrica inteligente, pudiendo �sta ordenarle inyectar total o parcialmente la potencia generada por el sol, y de controlar la cantidad de potencia reactiva y de contaminaci�n arm�nica que compensar�.

No obstante a lo expuesto, es notable que en el pa�s ecuatoriano a pesar de contar con una ubicaci�n geogr�fica inmejorable para el aprovechamiento cabal de la energ�a fotovoltaica, a decir de� (Ponce, 2019), se ha determinado que actualmente la energ�a solar fotovoltaica no es competitiva en el contexto ecuatoriano, por tanto, el hecho de contar con un plan de subsidios para impulsar la energ�a solar fotovoltaica, podr�a conseguir que esta tecnolog�a sea competitiva en el pa�s, adem�s de lograr importantes ahorros para el estado ecuatoriano.

Se traduce de lo presentado por los autores que la introducci�n de la tecnolog�a fotovoltaica inteligente al momento actual, es fundamental, de gran significancia y utilidad para el sector el�ctrico nacional debido a que conduce por un lado a evitar introducciones de problemas ambientales en l�nea con el desarrollo econ�mico sustentable, y por el otro es un elemento garantizador para diversificar y apoyar la transici�n energ�tica que se viene adelantando en el pa�s desde hace ya varios a�os.

 

Conclusiones

El desarrollo de tecnolog�as amigables para el medio ambiente es un factor fundamental para el crecimiento econ�mico sustentable y social de cualquier pa�s, lo cual da como resultado una reducci�n de las emisiones de gases de invernadero y que se eviten los impactos del calentamiento global.

En esta visi�n, se han venido desarrollando diversas herramientas y servicios, entre los cuales se tienen los inversores solares inteligentes como elemento primordial para un sistema solar fotovoltaico, pues no solo se encargan de convertir la corriente directa variable de los paneles solares en corriente alterna, que puede ser utilizada en las empresas o en las viviendas, sino que adem�s tiene entre otras funciones la compensaci�n de potencia reactiva; el diagn�stico de las fallas en tiempo real y la gesti�n m�s eficiente de energ�a. Todo lo cual conlleva a mejores resultados maximizando la cantidad de potencia generada por el sistema fotovoltaico.

Lo anterior tiene importancia a raz�n de que, la integraci�n y penetraci�n de fuentes de energ�a provenientes de los recursos renovables cada vez m�s eficaces para sustituir los sistemas convencionales de generaci�n mediante los combustibles f�siles, es un imperativo mundial debido a su impacto sobre el ambiente.

En Ecuador se ha implantado un plan para transformar la matriz energ�tica del pa�s y, en este prop�sito, las energ�as renovables juegan un rol preponderante, especialmente, la energ�a fotovoltaica por las ventajas que ofrece para enfrentar las demandas de generaci�n energ�tica, tomando en cuenta el desarrollo sustentable de la naci�n y la protecci�n medioambiental de cara a un futuro donde se privilegia el bienestar general de la poblaci�n y el entorno donde se desenvuelve.

 

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� 2022 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).