El Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (ISE) plantea operar en el nivel de media tensión en plantas de energía fotovoltaica a gran escala para ahorrar en materias primas como parte del consorcio del proyecto ‘Media tensión – Redes eficientes en el uso de recursos’. El instituto ya está planificando las primeras centrales eléctricas piloto para realizar un amplio lanzamiento al mercado de mano de la industria.
Para 2050, la capacidad fotovoltaica instalada en todo el mundo deberá aumentar alrededor de 73 TW, generando una gran demanda de materias primas. Por ello, los investigadores del Instituto Fraunhofer ISE proponen aumentar el voltaje del sistema para obtener un ahorro considerable de materias primas mediante la reducción simultánea de las corrientes asociada.
Los expertos señalan que pasar de 800 V a 1.500 V en la tensión de salida produciría 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 más sencilla, reduciendo así los costes de instalación. Los investigadores de Fraunhofer ISE afirman que, tras la reducción en un 90% de los costes de los módulos fotovoltaicos desde 2010 debido al progreso tecnológico, la instalación y el equilibrio de los componentes del sistema ofrecen ahora las mayores palancas de ahorro.
El rendimiento de los subsistemas también puede aumentar gracias al paso de baja a media tensión: 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 en la actualidad. Para el mismo tamaño de planta fotovoltaica, esto da como resultado un menor número de transformadores, lo que reduce los costes de construcción e instalación.
Instalaciones renovables en media tensión
En abril de 2024 se ha creado un consorcio europeo con representantes de las diferentes secciones de una planta fotovoltaica a gran escala con el objetivo de analizar los requisitos tecnológicos y normativos necesarios para el salto a la media tensión.
No obstante, 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.
Proyecto MS-LeiKra
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.
En el marco del proyecto MS-LeiKra, Fraunhofer ISE desarrolló en 2023 el primer inversor string MS-PV del mundo 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.