Optimización de convertidores en una planta fotovoltaica de 5 MW

Contexto y reto

Una planta solar fotovoltaica de 5 MW situada en Murcia experimentaba los siguientes problemas:

• Fluctuaciones de tensión y corriente, que provocaban desconexiones frecuentes y repentinas de dos unidades de convertidores de 2,5 MW.

• Riesgo de daños por estrés eléctrico (sobretensiones, corrientes transitorias) en los convertidores y otros activos eléctricos.

• Mantenimiento reactivo y costoso, con paradas inesperadas que reducían la fiabilidad de la planta.

El operador buscaba aumentar la producción efectiva, reducir el tiempo de inactividad y prolongar la vida útil de los equipos de la planta de generación fotovoltaica.

Solución implementada por Energy in the Cloud

Energy in the Cloud desplegó una solución integral basada en inteligencia digital y control avanzado, estructurada en distintas fases:

1. Estudio y análisis

• Evaluación exhaustiva del comportamiento de la planta de generación y de la red de distribución a la que estaba conectada.

• Recopilación y análisis de datos eléctricos (tensiones, corrientes, armónicos).

2. Control y reconfiguración

• Configuración y adaptación de algoritmos de control en tiempo real que ajustan las estrategias de protección sin alterar la modulación ni la conmutación, en función de las condiciones variables de la red y la irradiación solar.

• Simulación in situ de los fenómenos de sobretensión para validar la respuesta del sistema.

• Reconfiguración de parámetros de protección (límites, valores, tiempos de respuesta) según el estado operativo identificado.

• Validación final en la propia planta de generación.

3. Protección avanzada y aislamiento de fallos

• Implementación de capas adicionales de protección (monitorización de transitorios, filtros activos) con activación preventiva de medidas correctoras.

• Estrategias de limitación gradual de carga en escenarios críticos, para evitar daños graves o fallos completos.

4. Optimización operativa y mantenimiento proactivo

• Elaboración de un informe de análisis de tendencias, con alertas y recomendaciones de acción preventiva.

• Planificación de mantenimientos y definición de criterios operativos optimizados.

Resultados obtenidos

• Aumento de la producción efectiva, gracias a la reducción de paradas y la optimización operativa.

• Disminución de fallos críticos en los convertidores.

• Prolongación de la vida útil de los equipos, al reducir el estrés eléctrico y el ritmo de degradación interna.

• Reducción de los costes de mantenimiento, mediante una estrategia proactiva y predictiva que permite planificar intervenciones menores en momentos óptimos.

• Alta fiabilidad operativa, con un incremento notable del “uptime” y, por tanto, de la rentabilidad global de la planta.

Valor diferencial de Energy in the Cloud

Este caso de éxito demuestra las capacidades de Energy in the Cloud para:

• Integrar inteligencia digital, aprendizaje automático y control en tiempo real en sistemas de potencia.

• Ofrecer soluciones escalables y adaptables a diversas tecnologías de convertidores (fotovoltaicos, eólicos, baterías, etc.).

• Transformar datos operativos críticos en acciones automáticas de protección y optimización.

• Aportar valor tangible en términos de eficiencia, fiabilidad y reducción de riesgos para plantas de generación renovable.

• Consolidarse como socio tecnológico estratégico en el mercado de la energía limpia.

En los últimos años, las redes de distribución eléctrica se enfrentan al reto de distribuir cada vez más energía utilizando infraestructuras que, en muchos casos, ya existen, mientras aumenta la presencia de cargas electrónicas no lineales, nuevos y exigentes procesos industriales, generación conectada a las redes de distribución, la electrificación de la demanda y la aparición de nuevos vectores energéticos. En este contexto, ya no es suficiente con “más cobre” o “más sección”; es imprescindible gestionar mejor la corriente que circula por las redes.
 

Cuando una instalación industrial o una red de distribución opera con corrientes fuertemente distorsionadas, con altos niveles de armónicos, una parte significativa de esa corriente no aporta potencia útil. Esta corriente “innecesaria” incrementa el valor eficaz o RMS, aumenta las pérdidas por efecto Joule, se manifiesta en forma de calentamiento de cables y transformadores, reduce la eficiencia global y limita la capacidad real de la infraestructura. En otras palabras: la red se satura antes, pero no entrega más energía útil.
 

Las comparaciones entre formas de onda con una distorsión armónica elevada, como ocurre en casos reales con valores del 30% de THD, y formas de onda prácticamente sinusoidales, con un 1% de THD, lo ponen claramente de manifiesto. A igual potencia útil distribuida, una corriente limpia reduce de forma notable las pérdidas y, a igual límite térmico del cable, permite distribuir más energía útil. Esto se traduce directamente en mayor eficiencia, menor calentamiento y más capacidad disponible, sin necesidad de sustituir kilómetros de cableado.
 

Es precisamente en este punto donde la tecnología de Energy in the Cloud aporta un valor diferencial. A través de su electrónica de potencia avanzada, y en particular mediante soluciones como el IDPR (Intelligent Distribution Power Router), se hace posible una gestión activa de la corriente y de la calidad de la energía en tiempo real. El IDPR no se limita a “corregir problemas”, sino que actúa de forma inteligente sobre la forma de onda, reduciendo la distorsión, estabilizando la tensión y optimizando el uso de la infraestructura existente.
 

Este enfoque representa un cambio de paradigma en la gestión de las redes de distribución. En lugar de redes pasivas que simplemente soportan lo que se conecta a ellas, avanzamos hacia redes activas, adaptativas y más resilientes, capaces de absorber mejor la creciente complejidad del sistema eléctrico. Esto resulta especialmente relevante en un escenario con mayor electrificación, más energías renovables y más electrónica de potencia conectada en todos los niveles.
 

El impacto positivo en el sector industrial es especialmente claro. Una mejor calidad de corriente implica menores pérdidas energéticas, reducción de los costes operativos y una mayor estabilidad de la tensión, lo que protege equipos sensibles, reduce averías y mejora la continuidad de los procesos productivos. Además, al liberar la capacidad “oculta” de cables y transformadores, las empresas pueden crecer o aumentar su producción sin necesidad de afrontar de forma inmediata grandes inversiones en infraestructura eléctrica.
 

En definitiva, la tecnología de Energy in the Cloud y soluciones como el IDPR responden a una necesidad real y creciente: hacer más con lo que ya tenemos, pero hacerlo de forma inteligente. Optimizar la calidad de la energía no es solo una cuestión técnica, sino una herramienta clave para mejorar la eficiencia, la sostenibilidad y la competitividad, tanto de las redes de distribución como del tejido industrial. En un sistema eléctrico cada vez más exigente, gestionar bien la corriente es tan importante como generarla.

Energy in the Cloud  ha puesto en servicio un equipo IDPR en un centro de transformación, con el objetivo de mejorar el control de la tensión en redes de baja tensión.
 

Esta iniciativa permite reforzar la calidad del suministro eléctrico en entornos con elevada variabilidad de carga y generación distribuida, aportando una solución innovadora y eficiente para la regulación de la tensión a nivel local.
 

Control activo y dinámico de la tensión sin consumo de energía activa

Los equipos IDPR permiten un control activo y dinámico de la tensión mediante la gestión inteligente de la potencia reactiva, adaptándose en tiempo real a las condiciones de la red. Una de las principales ventajas de esta tecnología es que no requiere inyectar ni consumir energía activa, lo que evita pérdidas energéticas y garantiza una operación eficiente y sostenible.

La instalación de los IDPR en centros de transformación permite actuar directamente sobre la red de baja tensión, estabilizando la tensión y reduciendo desviaciones que pueden afectar tanto a los consumidores finales como a los equipos conectados.

Principales beneficios de la tecnología IDPR

• Regulación continua y automática de la tensión en baja tensión.

• Compensación local de potencia reactiva, mejorando la estabilidad de la red.

• Operación sin consumo de energía activa para el control de tensión de la red eléctrica.

• Integración sencilla en infraestructuras existentes y no intrusivo para la explotación electrica.

• Mejora de la calidad del servicio y reducción de incidencias por sobretensiones o subtensiones.

Compromiso con la innovación de la red eléctrica

Con la puesta en servicio de estos equipos IDPR, Energy in the Cloud reafirma su compromiso con la innovación, la digitalización y la optimización de la red eléctrica, contribuyendo al desarrollo de soluciones avanzadas que facilitan la evolución hacia una red más flexible, eficiente y preparada para los retos de la transición energética.

• Incrementar la fiabilidad del sistema eléctrico ante contingencias o perturbaciones.
• Mejorar la disponibilidad operativa de los activos, minimizando el tiempo fuera de servicio.
• Priorizar mantenimientos predictivos en función del riesgo real de falla.
• Cumplir con estándares técnicos y normativos exigidos por operadores de red y reguladores.

En el fascinante mundo de la electrónica de potencia avanzada, ha surgido una innovadora solución para abordar los desafíos asociados con la calidad de la energía eléctrica: el filtro activo basado en el IDPR. Este dispositivo representa una evolución significativa en la gestión de armónicos y perturbaciones en sistemas eléctricos complejos y control de la volatilidad de la tensión.

El IDPR, como concepto fundamental, se centra en la capacidad de identificar patrones específicos en la red eléctrica. Al aprovechar la potencia de algoritmos avanzados y tecnologías de procesamiento de señales, este filtro activo electrónico puede discernir patrones de armónicos no deseados y perturbaciones en tiempo real, proporcionando una respuesta dinámica y precisa.
 

El IDPR no solo detecta sino que también actúa de manera proactiva para mitigar estos patrones no deseados. Su capacidad para ajustarse de manera continua a las fluctuaciones en la red eléctrica permite una corrección activa y eficiente de las irregularidades, asegurando así que la calidad de la energía eléctrica se mantenga dentro de los estándares deseados.
 

Este dispositivo no solo se limita a la supresión de armónicos; su versatilidad le permite abordar una variedad de problemas relacionados con la calidad de la energía, como desequilibrios de tensión y distorsiones armónicas en corrientes. Su implementación se vuelve especialmente valiosa en entornos donde la presencia de cargas no lineales y dispositivos electrónicos sensibles requiere una gestión precisa de la calidad eléctrica.
 

Además, el IDPR ofrece una ventaja adicional al ser configurable y adaptable a las necesidades específicas del sistema. Esta capacidad de personalización garantiza una eficacia óptima en diversas aplicaciones, desde entornos industriales hasta instalaciones residenciales.
 

En resumen, el IDPR representa una vanguardia en la gestión de la calidad de la energía eléctrica. Su capacidad para identificar y mitigar patrones no deseados de manera dinámica, junto con su versatilidad y capacidad de adaptación, lo convierte en una herramienta esencial para mantener sistemas eléctricos eficientes y confiables en un mundo cada vez más dependiente de la energía eléctrica de alta calidad.

La transformación digital del sector energético empieza por algo tan esencial como la comunicación. En Energy in the Cloud trabajamos para que las redes eléctricas sean más inteligentes, más fiables y más eficientes, desarrollando tecnología que mejora la forma en que los equipos de medida se comunican con los concentradores.
 

En muchas redes, el ruido en el canal PLC dificulta esta comunicación y limita el verdadero potencial de la digitalización. Ahí es donde aportamos valor: con soluciones diseñadas para que la información llegue clara, estable y segura, incluso en entornos complejos.

Por eso seguimos impulsando el filtro NOCA, un activo fácil de integrar, pensado para reforzar las comunicaciones PLC en redes exigentes y con arquitecturas de medida indirecta. Una solución sencilla con un gran impacto en la calidad de la red y en su gestión diaria.
 

1.- Más comunicación.
2.-  Más control.
3.- Más eficiencia.
 

En Energy in the Cloud convertimos la tecnología en una aliada real para el futuro de la energía.

El IDPR es un convertidor electrónico inteligente clave para gestionar el voltaje y la estabilidad de una red rural con fuentes renovables, como la energía solar o eólica. En este tipo de redes, donde la variabilidad de generación y la distancia entre los puntos de generación y consumo son factores críticos, el IDPR juega un papel esencial en la integración eficiente de estas energías.
 

1. Función Principal del IDPR El IDPR actúa como una interfaz entre las fuentes renovables (fotovoltaica o eólica) y la red eléctrica, gestionando la potencia y el voltaje para evitar fluctuaciones que podrían afectar el suministro eléctrico a los usuarios. Su objetivo es mantener un nivel de voltaje estable y adecuado en la red, a pesar de los cambios en la generación de energía o en la demanda.

2. Regulación del Voltaje La regulación del voltaje es uno de los aspectos más críticos en redes rurales con fuentes renovables, debido a que estas zonas suelen estar alejadas de los centros de distribución principales, y las fluctuaciones de energía pueden ser más frecuentes. El IDPR mide constantemente el nivel de voltaje en la red y, mediante sistemas de control electrónicos, ajusta la salida de la fuente renovable para mantener el voltaje dentro de los límites operativos.

3. Inyección y Absorción de Potencia Reactiva Para estabilizar el voltaje, el IDPR puede inyectar o absorber potencia reactiva en la red. La potencia reactiva ayuda a controlar el voltaje sin cambiar la energía neta suministrada a los consumidores. Cuando el voltaje es bajo, el IDPR inyecta potencia reactiva, y cuando el voltaje es alto, puede absorberla, equilibrando así las fluctuaciones.

4. Almacenamiento de Energía Algunos IDPR también están integrados con sistemas de almacenamiento, como baterías. Esto les permite almacenar energía en momentos de alta generación (por ejemplo, cuando hay mucha luz solar) y liberar esa energía cuando la generación disminuye. Este almacenamiento ayuda a compensar la intermitencia de las fuentes renovables y proporciona un soporte energético que evita caídas de voltaje.

5. Interacción con Inversores y Controladores de Energía En las redes rurales, donde puede haber varios puntos de generación distribuida, el IDPR coordina con los inversores y controladores de las distintas fuentes renovables. Esto asegura que la contribución de cada fuente se gestione de manera eficiente para no sobrecargar la red ni generar inestabilidad.

6. Control Dinámico de Potencia Activa y Reactiva Para responder rápidamente a las variaciones de generación y demanda, el IDPR ajusta dinámicamente tanto la potencia activa (la que se consume directamente) como la potencia reactiva. Este control dinámico permite que la red responda en tiempo real a los cambios en la generación renovable y a las necesidades de los usuarios de la red rural.

7. Beneficios del IDPR en Redes Rurales

• Estabilidad del voltaje: Ayuda a mantener un voltaje constante, mejorando la calidad del servicio.
• Integración eficiente de renovables: Maximiza el uso de fuentes renovables sin comprometer la estabilidad de la red.
• Reducción de pérdidas: Optimiza la distribución de energía, reduciendo las pérdidas de potencia.
• Soporte en caso de interrupciones: En caso de caídas de energía, el IDPR con almacenamiento puede proporcionar un suministro temporal.

En conjunto, el IDPR contribuye a un uso más efectivo y estable de las fuentes renovables en redes rurales, facilitando una transición hacia una red eléctrica más sostenible y resiliente.

Energy in the Cloud (EiC) ha entregado un nuevo análisis especializado sobre sistemas de generación y baterías conectados a redes de distribución en MT para identificar cómo resolver incidencias críticas que provocan desconexiones inesperadas y comprometen la continuidad de la generación. La generación distribuida, en este contexto, abre nuevas formas de explotar la red de distribución, integrando de forma eficiente múltiples puntos de producción y almacenamiento, siempre en cumplimiento con la regulación y las normativas vigentes.

Este logro ha sido posible gracias a las capacidades tecnológicas de EiC y sus herramientas de análisis avanzado, capaces de procesar registros de eventos con un enfoque vectorial y temporal, calcular componentes simétricas y generar gráficos fasoriales de manera automática. Su experiencia en tecnologías de convertidores de electrónica de potencia es clave para adaptar y optimizar la interacción entre generación, almacenamiento y red, permitiendo resolver situaciones complejas como desequilibrios de fase, fallas transitorias y respuestas dinámicas ante cambios rápidos de carga o de producción renovable.

Esta tecnología, desarrollada en entornos MATLAB, permite detectar incrementos de secuencia negativa (I2), identificar la presencia de componente cero (V0, Ig) vinculada a fallas a tierra y correlacionar estos datos con la activación de protecciones.

Tras analizar diferentes incidentes, fue posible determinar el comportamiento de desplazamiento de neutro sin relación con fallas monofásicas a tierra.

La capacidad de EiC para detectar y diagnosticar con precisión las incidencias en tiempo reducido, sumada a su conocimiento en convertidores de electrónica de potencia, ha sido determinante para reforzar la fiabilidad de la explotación y transformar un problema crítico en una oportunidad para optimizar el rendimiento y la seguridad de la instalación

Disponemos varias pruebas piloto en funcionamiento para continuar con la mejora continua del producto en entornos reales, así como potenciales clientes que se encuentran en fase avanzada de negociaciones

La transformación de los perfiles de consumo y generación eléctrica, impulsada por la incorporación de nuevos vectores energéticos como el autoconsumo fotovoltaico, la movilidad eléctrica o la electrificación de procesos industriales, está generando nuevos retos en la gestión de la tensión en las redes de baja tensión. En este contexto, se ha desarrollado un caso de éxito real basado en la integración de un convertidor de electrónica de potencia en un centro de transformación (C.T.) de 400 kVA, con el objetivo de hacer posible la gestión dinámica de la tensión en la red de BT asociada.
 

La solución implementada permite actuar de manera activa sobre la calidad del suministro mediante la regulación dinámica de la potencia reactiva (kVAR), el equilibrado de corrientes entre fases y la cancelación de corrientes armónicas. Esta gestión avanzada contribuye a estabilizar la tensión frente a su variabilidad, mejorar la eficiencia energética de los procesos industriales y aumentar la capacidad efectiva de la red eléctrica, tanto para los usuarios finales como para los distribuidores de energía eléctrica.

La gestión inteligente de la tensión mediante electrónica de potencia se consolida así como una solución real y madura para las redes de distribución y los entornos industriales, aportando un mejor control operativo, una mayor estabilidad del sistema y una utilización más eficiente de las infraestructuras existentes. Este enfoque permite adaptar las redes eléctricas a los nuevos escenarios energéticos sin necesidad de grandes ampliaciones de infraestructura.

En este proyecto, Energy in the Cloud actúa como socio tecnológico de alto valor añadido, gracias a su amplia experiencia en el diseño, la operación y la optimización de redes eléctricas. Su profundo conocimiento del comportamiento de las redes de distribución, combinado con capacidades avanzadas en electrónica de potencia, digitalización y control, permite ofrecer soluciones integradas que responden de manera eficiente a los nuevos retos de calidad, flexibilidad y resiliencia del sistema eléctrico.

Esta iniciativa representa una de las firmes apuestas de Energy in the Cloud por contribuir activamente a la transformación de las redes eléctricas del siglo XXI, con una visión orientada hacia los retos y oportunidades del siglo XXII, impulsando redes más inteligentes, flexibles y preparadas para la transición energética.

Energy in the Cloud potencia el almacenamiento distribuido y centralizado a las redes de distribución dado al cambio que viene sobre la manera en que se gestionrà y distribuirá energía diseñando una nueva forma de pensar el sistema eléctrico, para proporcionar siempre el mejor servicio posible a los usuarios conectados.