Hoy en el mundo se promueve cada vez más el uso de energías renovables, entre las cuales la solar es una de las de mayor proyección en países como Colombia. Con esta tecnología, los paneles solares toman la energía proveniente del Sol y la convierten en electricidad, pero de esta solo se usa alrededor del 15%. Un sistema de conversión de energía eléctrica diseñado en la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales mejoraría su eficiencia.

Elkin Edilberto Henao Bravo, doctor en Ingeniería (Línea de Investigación en Automática) de la UNAL Sede Manizales, explica que “mejorar la eficiencia de los paneles solares permite disminuir las pérdidas en el sistema eléctrico y así tener mayor disponibilidad de energía proveniente de estos dispositivos para su disposición final”.

Los sistemas de conversión de energía eléctrica –conocidos como circuito convertidor– son una conexión de componentes eléctricos como capacitores, inductores, fuentes o almacenadores, por donde pasa la energía proveniente del panel solar para convertirse en corriente eléctrica alterna o continua y así cumplir con el abastecimiento de energía.

Los paneles solares estudiados son los más pequeños o individuales y se ubican en espacios abiertos como terrazas, tejados o patios de una vivienda. Estos se utilizan de manera conjunta con baterías, para encender o cargar dispositivos electrónicos o iluminar automáticamente las casas durante la noche, es decir que no requieren de una alimentación por cable a otra fuente eléctrica.

Por lo general los paneles solares se fabrican para entregar una potencia que va desde 45 hasta más de 800 vatios según su tamaño, aunque la mayoría entregan entre 12 y 35 voltios, suficientes para cargar o encender dispositivos electrónicos como celulares, computadores o bombillas.

“Este es un problema que se puede solucionar localmente, pero que impacta nacional e incluso internacionalmente. Por eso se busca que estas energías eléctricas renovables ofrezcan soluciones aisladas durante un episodio de mayor impacto como apagones o tormentas”, señala el experto.

Después de aplicar una serie de ecuaciones y variables, el ingeniero determinó que la solución al suministro de energía eléctrica se da especialmente en los convertidores, para lo cual utilizó un convertidor de potencia (DAB) que mantiene una salida de tensión de corriente continua, más alta que su entrada, para manipular la energía generada por el panel solar.

Por eso propone una conexión de paneles en estructura distribuida (MPPT), que hace referencia al circuito que permite extraer la máxima cantidad de energía de cada panel, un potencial que se puede almacenar en bancos de baterías de plomo-ácido –como las de los carros– o de ion de litio para garantizar la estabilidad de la red eléctrica.

La investigación forma parte del proyecto “Dimensionamiento, planeación y control de sistemas eléctricos basados en fuentes renovables no convencionales, sistemas de almacenamiento y pilas de combustible para incrementar el acceso y la seguridad energética de poblaciones colombianas”, adscrito al programa “Estrategias para el desarrollo de sistemas energéticos sostenibles, confiables, eficientes y asequibles para el futuro de Colombia”, financiado por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación, el ITM, la Universidad del Valle y la UNAL.

Aporte Editorial: Universidad Nacional de Colombia.