Estación de investigación en la Antártida

Datos del objeto

• 9 turbinas eólicas SD Wind Energy de 6 kW.

• Sistema fotovoltaico de 60 kWp

• Sistema multi-cluster SMA de 60 kW fuera de la red

• 192 baterías de plomo-ácido de 1250 Ah

• 4 x my-PV AC•THOR 9s (9kW)

• 1 x my-PV AC•THOR (3kW)

Descripción

La base polar belga Princesa Isabel en la Antártida fue la primera (y sigue siendo la única) estación que funciona completamente con energía renovable. La estación es operada por la Fundación Polar Internacional (IPF) con sede en Bruselas. Esta fundación sin ánimo de lucro se propuso como objetivo establecer la primera base polar completamente neutra en carbono. Esto se debe a que el funcionamiento con diesel puro es perjudicial para el medio ambiente y muy costoso debido a las largas distancias de transporte del combustible. Aquí, un litro de diesel puede costar hasta 12 euros.

El sol y el viento mantienen las 15 toneladas de baterías cargadas para alimentar los instrumentos científicos, la cocina, las máquinas de lavandería, el satélite de internet, etc. El sistema necesitaba ser sobredimensionado para asegurarse de que haya suficiente energía durante los días con poco viento o sol disponibles. Esto resulta en días con un exceso de energía de ambos, y por lo tanto un excedente de energía que hasta ahora no se ha utilizado.

Por esta razón, los ingenieros de la estación implementaron varias unidades AC•THOR que pueden utilizar linealmente todo el excedente de electricidad para calentar grandes tanques y espacios de almacenamiento. El agua caliente almacenada se utiliza para derretir la nieve, la cual es necesaria como agua potable vital para el personal de la estación y los científicos.

El mismo principio se utiliza para derretir la nieve para las duchas y el uso en la cocina. Antes de implementar las unidades AC•THOR, los calentadores de inmersión estaban controlados por el PLC en modo de encendido/apagado, lo que hacía que el sistema de la isla fuera muy inestable.

Durante la temporada 2019/2020, se construyó un nuevo edificio de garaje mecánico completo. El objetivo era equipar este edificio con calentadores infrarrojos para utilizar más excedente de energía y proporcionar a nuestros mecánicos un espacio cálido y confortable.

¿Por qué almacenamiento híbrido?

Los sistemas fotovoltaicos fuera de la red necesitan ser sobredimensionados para proporcionar suficiente energía durante todos los periodos. Esto conduce a una energía solar no utilizada y una pérdida significativa de energía durante las temporadas soleadas. El AC•THOR detecta la frecuencia de la red de los inversores y, en caso de exceso de energía, la potencia se desvía para aumentar los elementos calefactores eléctricos en toda la estación. La temperatura objetivo deseada también se puede ajustar fácilmente con AC•THOR. La capacidad de almacenamiento en el sistema fuera de la red se puede ampliar de manera económica. Ahora se utiliza la energía que antes se desperdiciaba.

Funcionalidad

Entre muchas otras características destacadas, AC•THOR opera con inversores de batería de cambio de frecuencia. Estos inversores aumentan la frecuencia de CA cuando la batería está completamente cargada. Esto señala al inversor fotovoltaico que limite la potencia para evitar la sobrecarga de la batería. AC•THOR detecta el exceso de potencia midiendo este aumento de frecuencia. Aumenta la potencia de calefacción hasta que el sistema esté equilibrado, antes de que el inversor fotovoltaico reduzca su potencia. De esta manera, utiliza automáticamente el exceso de energía para el almacenamiento térmico controlando su potencia de manera lineal para utilizar exactamente la cantidad de la potencia fotovoltaica restante y evitar la descarga de la batería.

Esquema del sistema

AC•THOR se conecta a un enchufe de CA como cualquier otra carga. No se requiere cableado de comunicación adicional.

El orden cronológico del concepto de almacenamiento híbrido es suministrar primero las cargas actuales, luego los excedentes se utilizan para cargar la batería y solo la energía excedente restante se utiliza para calentar agua.