Un estudiante de la UPNA desarrolla una nueva topología de conversión para grandes plantas fotovoltaicas

David Lumbreras Magallón, graduado en Ingeniería en Tecnologías Industriales y Máster en Ingeniería Industrial, ha desarrollado en su tesis doctoral, leída en la Universidad Pública de Navarra (UPNA), una nueva topología de conversión para grandes plantas fotovoltaicas. Según explica, con su sistema, que ya ha sido patentado, "se logra una reducción notable del coste del cableado de la planta y, además, se evita la utilización de transformadores de baja frecuencia".

En las plantas fotovoltaicas de gran tamaño, para convertir la corriente continua generada por los módulos fotovoltaicos en corriente alterna que pueda ser vertida en la red eléctrica, se emplean inversores centrales. "En los últimos años _indica el autor de la tesis_, para reducir el coste de las grandes plantas fotovoltaicas, se ha aumentado la potencia de los inversores centrales. Esto ha reducido el coste relativo al inversor, pero ha incrementado el coste de otros elementos de la planta fotovoltaica: por un lado, ha aumentado el coste del cableado de continua, ya que los módulos fotovoltaicos quedan ahora más lejos del inversor y, por otro lado, ha aumentado el volumen del transformador de baja frecuencia, dificultando y encareciendo su transporte. Todo esto hace que actualmente se esté llegando al límite de reducción de costes en las grandes plantas con inversores centrales".

La tesis doctoral 'Nueva topología de inversor de media tensión con conexión en cascada y funcionamiento secuencial para grandes plantas fotovoltaicas: operación, control, dimensionado óptimo y validación experimental' ha sido dirigida por el profesor Ernesto Barrios Rípodas y por el catedrático Pablo Sanchis Gúrpide, del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación de la UPNA, y ha obtenido la calificación de sobresaliente cum laude.

REDUCCIÓN DE COSTES

En su investigación, David Lumbreras ha propuesto una nueva topología que se basa en el uso de numerosas unidades de conversión, de menor potencia que los inversores centrales, y cuyas salidas están unidas en serie. "Al ser unidades de menor potencia que los inversores centrales, se consigue reducir el coste del cableado de continua de la planta. Además, al unir en serie las unidades de conversión, se genera directamente en media tensión, haciendo que no sea necesario el transformador de baja frecuencia y eliminando así la problemática asociada a su transporte. De esta manera, la topología propuesta permite seguir reduciendo el coste de las grandes plantas fotovoltaicas", ha indicado.

Otros aspectos interesantes de esta nueva topología son su reducido número de etapas de conversión, sus bajas pérdidas de conmutación, una menor necesidad de filtrado de las corrientes inyectadas en la red y la inclusión de un circuito de protección que protege el sistema ante el fallo de cualquier semiconductor. "Todas estas características _indica David Lumbreras_ hacen que sea una solución robusta, con un bajo coste y una alta eficiencia".

Además, en la tesis se realizó el dimensionado óptimo de una gran planta fotovoltaica que empleara la topología de conversión propuesta. "Los resultados obtenidos, basados en costes reales de cada uno de los elementos del sistema de conversión, han demostrado que la nueva topología es altamente competitiva en costes respecto a las soluciones actuales de las grandes plantas fotovoltaicas", señala el autor de la tesis. El funcionamiento de topología y su control han sido validados experimentalmente con prototipos diseñados y montados íntegramente en los laboratorios del grupo INGEPER de la Universidad Pública de Navarra.

David Lumbreras obtuvo el Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales por la Universidad Pública de Navarra en 2015. Posteriormente, cursó el Máster en Ingeniería Industrial, con especialidad en energías renovables, en la misma institución académica. Realizó su trabajo de fin de máster en la Technische Universität Braunschweig (Alemania), en el marco de un programa de movilidad. Desde 2015 ha sido miembro del grupo de investigación INGEPER (Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Potencia y Energías Renovables) y miembro del Instituto de Smart Cities (ISC) de la UPNA. Actualmente es técnico de I+D en el departamento de energía solar fotovoltaica de Ingeteam Power Technology S.A