En el marco del proyecto ‘Media tensión – Redes eficientes en el uso de recursos’, el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (ISE) plantea un enfoque para ahorrar en materias primas operando en el nivel de media tensión para la producción renovable, especialmente en plantas de energía fotovoltaica a gran escala. El instituto ya está planificando las primeras centrales eléctricas piloto con vistas a un amplio lanzamiento al mercado junto con la industria.
Para 2050, será necesario un aumento de alrededor de 73 TW de capacidad fotovoltaica instalada en todo el mundo, lo que conducirá a una fuerte demanda de materias primas. En este contexto, los investigadores de Fraunhofer ISE creen que aumentar el voltaje del sistema puede remediar esto, pues la reducción simultánea de las corrientes asociada podría lograr un ahorro considerable de materias primas.
Un aumento de la tensión de salida de 800 V hasta 1.500 V conduce a una reducción de la sección transversal del cable de aproximadamente el 75% para el mismo rendimiento. Además, el tendido y la conexión de secciones transversales de cable más pequeñas es mucho más fácil y, por lo tanto, reduce los costes de instalación. Después de que los costes de los módulos fotovoltaicos se hayan reducido en un 90% desde 2010 debido al progreso tecnológico, la instalación y el equilibrio de los componentes del sistema ofrecen ahora las mayores palancas de ahorro, según los expertos.
El paso de baja a media tensión también puede aumentar el rendimiento de los subsistemas: para una tensión de 1.500 V ya son posibles de 10 a 12 MVA en un transformador en lugar de los 3 a 5 MVA que son comunes actualmente. Para el mismo tamaño de planta, esto da como resultado un menor número de transformadores, lo que reduce los costes de construcción e instalación.
Inversor String MS-PV
El paso a la media tensión es posible gracias al desarrollo de componentes de carburo de silicio (SiC) de alto bloqueo con altas velocidades de conmutación. Los componentes de SiC de hasta 3,3 kV ya están disponibles en el mercado.
En 2023, Fraunhofer ISE desarrolló el primer inversor string MS-PV del mundo como parte del proyecto ‘MS-LeiKra’ y lo puso en funcionamiento con éxito en la red. El inversor de dos etapas tiene una tensión de salida de 1.500 V con una potencia de 250 kVA. Actualmente se está planificando una primera planta piloto fotovoltaica basada en el inversor string MS-PV.
Media tensión en instalaciones renovables
En abril de 2024 se ha formado un consorcio europeo con trabajadores de una planta de energía fotovoltaica a gran escala para examinar conjuntamente los requisitos tecnológicos y normativos necesarios para el salto a la media tensión.
Pero la aplicación de la media tensión no se limita a las plantas fotovoltaicas a gran escala. Las infraestructuras de carga, las redes industriales, las bombas de calor a gran escala, los sistemas de almacenamiento de baterías, los electrolizadores o las turbinas eólicas también son áreas de aplicación interesantes para la media tensión, según indican los expertos.
Esto se debe a que las tensiones de sistema más altas permiten ahorros de material, costes y espacio, además de arquitecturas nuevas para centrales eléctricas híbridas renovables, cuyos componentes individuales están conectados entre sí a través de la media tensión.