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Desarrollo de equipos de bajo coste para monitorización de sistemas fotovoltaicos

Ascensión López Vargas, investigadora del Instituto IMDEA Agua, ha defendido su tesis en la Universidad de Jaén.

​La tesis, enmarcada en el Programa de Doctorado en Energías Renovables de la Universidad de Jaén, tiene como título "Desarrollo de equipos de bajo coste para monitorización de sistemas fotovoltaicos basados en herramientas de open-hardware y código abierto" y ha sido dirigida por los doctores Manuel Fuentes Conde y Marta Vivar García, pertenecientes a la Universidad de Jaén e investigadores vinculados al Instituto IMDEA Agua.

 

Una de las tecnologías más utilizadas en electrificación rural es la energía solar fotovoltaica. A través de diferentes programas de electrificación rural, se han instalado millones de sistemas fotovoltaicos (FV) autónomos que han mejorado la vida de muchas personas, proporcionándoles acceso a electricidad y dando servicio a los hogares para la conexión de luminarias, cargadores de móviles, televisores o pequeños frigoríficos. Además de combatir la pobreza energética, la instalación de estos sistemas fotovoltaicos ayuda a dar solución a otros aspectos de la pobreza como es la salud, la educación o la igualdad de género.

Estudios sobre electrificación rural han concluido que la monitorización de los sistemas fotovoltaicos es determinante en el éxito de estos programas. La importancia de la monitorización en los programas de electrificación rural reside en que permite realizar el seguimiento y mantenimiento de los sistemas; ayuda a la detección de fallos y su rápida solución, alargando así la vida útil de los sistemas y mejorando su rendimiento. 

Aunque existen distintas soluciones comerciales aplicables a la monitorización de los sistemas FV, el caso de los sistemas fotovoltaicos autónomos es especial, pues estos sistemas son de tamaño reducido y la implementación de sistemas de monitorización está limitada por el coste ya que en muchos casos el precio del sistema de monitorización supera el precio total de la instalación.

La tesis doctoral presentada por Ascensión López Vargas nació con el objetivo de ofrecer una solución adecuada a la problemática presentada para la monitorización masiva de sistemas fotovoltaicos autónomos instalados en zonas rurales de países en desarrollo. El trabajo de esta tesis se centró en el desarrollo de tres versiones diferentes del sistema de monitorización. Todas las versiones integran herramientas de HW/SW libre para obtener sistemas de monitorización de bajo coste.

El primer prototipo utiliza una tarjeta SD para el almacenamiento de los datos. El segundo prototipo constituye una versión más avanzada del registrador de datos que permite monitorizar los sistemas fotovoltaicos autónomos en tiempo real a través de un ordenador o de un Smartphone gracias a la integración de tecnología inalámbrica (concretamente 3G), de manera que se puede monitorizar remotamente. Versiones del primer y del segundo prototipo se instalaron en localizaciones diferentes para estudiar el comportamiento del registrador de datos trabajando bajo diferentes condiciones climáticas. Finalmente, con los fallos detectados durante la larga campaña experimental bajo condiciones reales de operación y los resultados de las pruebas de fiabilidad en laboratorio, se diseñaron las mejoras del último prototipo del registrador de datos en la que se integraron tanto la comunicación remota como un sistema de almacenamiento redundante para evitar la pérdida de datos en caso de no poder establecerse la comunicación. Esta última versión se ha probado en exterior durante 8 meses con resultados positivos. En cuanto al coste del prototipo, la primera versión del prototipo está por debajo de los 100€. El prototipo que integra conectividad 3G tiene un coste por debajo de 150€. Se trata de prototipos experimentales en laboratorio, una mayor producción de dataloggers reduciría el coste final.

En resumen, en este trabajo se ha demostrado la alta precisión y robustez de un nuevo registrador de datos diseñado específicamente para la monitorización de sistemas fotovoltaicos autónomos que además tiene un coste contenido en sus primeros prototipos. Este sistema está especialmente diseñado para su instalación en áreas rurales de países en desarrollo sin acceso a red eléctrica ni redes de telecomunicación tradicionales (cable), demostrándose que el sistema cumple con los estándares internacionales y que es capaz de trabajar correctamente incluso bajo condiciones climáticas adversas, soportando temperaturas extremas.