Usando el MultiPlus para reducir los Costos de Operación del un Generador Eléctrico

1. El sistema tradicional de un generador de CA 
Por Watt de potencia en CA, un inversor suele ser más caro que un generador. Entonces, ¿por qué se agregaría un inversor a un sistema de generador de CA?
Además de la ventaja obvia de la "alimentación de CA silenciosa", existen otras consideraciones importantes por las que es atractivo agregar un inversor/cargador Multiplus a un sistema con generador de CA:
• Ahorro de combustible.
• Ahorro de costos y tiempo como resultado de un menor mantenimiento.
• Vida extendida del generador.
• Disponibilidad de alimentación de CA las 24 horas del día, los 7 días de la semana.

• Ahorros en los costos de compra y traslado del combustible al lugar de uso.
La figura 1. muestra un programa típico de requisitos de alimentación de CA. En este ejemplo, hay un peak matutino de 3 kW durante dos horas, un peak de 3 kW alrededor del mediodía y el peak de la tarde de 6 kW. Entre el peak de la mañana y el mediodía y entre el peak del mediodía y la tarde, el requisito de CA es relativamente bajo, alrededor de 500 W en promedio. Después del peak de la tarde, el requisito medio es de alrededor de 1 kW durante algunas horas.
Con un generador de CA de 7,5 kW como única fuente de alimentación de CA, el generador debe funcionar durante 17 horas al día. 70% del tiempo el generador está cargado a menos del 15% de su capacidad total.
Figura 1: Horas de uso y carga del generador de generador de 7,5 kW
2. Agregar un Inversor Victron MultiPlus al Sistema
Nosotros ahora introducimos un inversor/cargador Victron MultiPlus 24/3000/70 y un banco de baterías para el sistema. (vea el apéndice para el esquema de MultiPlus). El inversor puede suministrar la potencia de CA necesaria la mayor parte del tiempo. Durante el pick de requisitos de CA, el generador se inicia (preferentemente de forma automática por el Multi y/o un monitor de batería) para satisfacer la demanda máxima de CA. Al mismo tiempo, el MultiPlus utilizará cualquier fuente de alimentación de CA del generador que no es requerido por las cargas de CA, para recargar las baterías.

La Figura 2. Muestra el mismo sistema ahora con el Inversor Victron MultiPlus agregado. Las horas de funcionamiento del generador pueden reducirse a 5 horas/día, mientras que 12 horas del consumo de CA se disfrutan en silencio. Siempre que el generador está funcionando, se carga hasta el 70% de su capacidad.
Generador de 7,5 kW con Victron Multiplus Inverter / Charger (sin PowerControl se necesitaría un generador de 10 kW)

Figura 2: Sistema con generador de 7,5 kW e Inversor Victron MultiPlus. La línea azul muestra la alimentación a través de Victron Multiplus. Cuando la línea azul es por encima de 0, el inversor del Multiplus toma energía de las baterías para suministrar energía de CA a las cargas de CA. Cuando la línea azul está por debajo de 0, el cargador del Multi toma corriente alterna del generador para recargar las baterías.
2.1 La Batería
El tamaño necesario de la batería es más pequeño de lo que se puede esperar.
En nuestro ejemplo, una batería de 24 V se descargaría a 166 Ah justo antes de que se encienda el generador por la mañana y a 285 Ah justo antes de que se encienda el generador. El generador se pone en marcha por la noche.
Por lo tanto, una batería de 24 V / 600 Ah sería una buena opción, con una amplia capacidad de reserva.
Si se elige un sistema de 48 V, se necesitarán 300 Ah.
La batería más resistente para este propósito es el tipo que se usa en las carretillas elevadoras.
2.2. El Consumo de Combustible
El generador típico de 7,5 kW consumirá alrededor de 1,5 l/h de diésel con carga baja y 2,3 l/h con una carga del 75 %. Por lo tanto, la configuración de solo el generador requiere 25,5 litros de diésel por día, mientras que el generador con Victron Multi requiere 11,5 l/día para proporcionar la misma potencia de CA. Un ahorro de 5110 litros diésel al año. A 0,50 euros por litro, esto equivale a un ahorro de unos 2555 euros al año (sin contar el tiempo y el dinero ahorrados en el reabastecimiento de combustible).
2.3. Mantenimiento Periódico
La recomendación típica de los fabricantes es cambiar el aceite cada 150 h de funcionamiento. Para el escenario de solo generador con 6205 horas de funcionamiento, esto equivale a 41 cambios de aceite por año. Cuando se agrega el cargador/inversor múltiple al sistema, el tiempo de funcionamiento se reduce a 1825 horas, lo que equivale a 12 cambios de aceite por año. Un ahorro de 29 cambios de aceite al año.
Con un volumen típico de aceite lubricante de 5 l, se ahorran 145 litros de aceite lubricante cada año. A 5,00 euros por litro, esto equivale a un ahorro de 725 euros al año (no contando el tiempo que implica realizar el cambio de aceite y piezas como filtros de aceite).
2.4. Vida del Generador
Los generadores basados en un motor diesel de velocidad fija durarán más cuando funcionan bajo carga en comparación con cuando funcionan sin carga o con poca carga. Algunos de los fabricantes recomiendan el funcionamiento con una carga mínima del 30% para evitar fallas prematuras.
Al agregar el inversor/cargador múltiple en nuestro ejemplo, la carga en el generador aumentó de menos del 15 % durante el 70 % del tiempo, a una carga de 70%. Se puede esperar una vida útil del generador considerablemente más larga.

2.5. En Resumen

2.6. Conclusión
Además del beneficio obvio de la disponibilidad de energía de CA "silenciosa", los ahorros de combustible y la reducción del mantenimiento son significativos cuando a un Multiplus se agrega un inversor/cargador al sistema generador. Asimismo, no contemplado en este escrito, el impacto ambiental como consecuencia de la reducción del escape y el desperdicio de aceite serán significativos.
La ganancia real variará según el generador y el perfil de requisitos de potencia (W) real. En general, los beneficios serán mayores cuando el perfil de requisitos de AC muestra un patrón de algunos peak altos con requisitos de potencia promedio significativamente más bajos entre los peak, que es un perfil común para la mayoría de los sistemas de generadores de CA.
3. ¿Por qué el inversor/cargador debe ser un Victron MultiPlus?
En la sección anterior vimos que existen beneficios y ahorros de costos potencialmente enormes cuando se agrega un inversor/cargador a un sistema con generador de corriente alterna. Hay muchos inversores/cargadores en el mercado que cuestan mucho menos que un Victron MultiPlus. En esta sección vamos a mostrar que, para aprovechar al máximo los beneficios potenciales, el inversor/cargador debe ser un Victron MultiPlus.
Además de los beneficios obvios, como la salida de onda sinusoidal pura y limpia, el interruptor de transferencia de CA ultrarrápido, la construcción pensada para ambientes marinos, la alta calidad de construcción y una empresa detrás del producto que ha estado comprometida con la I+D y la atención al cliente durante más de 30 años, hay cinco características específicas del MultiPlus que son esenciales para lograr ahorros de costos al usar el inversor/cargador con el generador de CA.
3.1. Administrador de Energía de Entrada de CA
El Victron MultiPlus tiene la capacidad de establecer un nivel de potencia que la unidad intentará mantener en sus terminales de entrada de CA. El MultiPlus tiene 2 niveles de gestión de alimentación de CA. El primer nivel es PowerControl.
Power Control (Control de poder)
La funcionalidad PowerControl permite que el MultiPlus aumente y disminuya automáticamente la tasa de carga de su cargador dependiendo de la demanda de potencia en la salida de CA del Multiplus. La funcionalidad de PowerControl del administrador de energía de entrada se entiende mejor mirando más de cerca en la figura 2.
La línea azul muestra la alimentación a través de Victron Multi. Cuando la línea azul está por encima de 0, el inversor del Multi toma energía de las baterías para suministrar alimentación de CA a las cargas de CA. Cuando la línea azul está por debajo de 0, el cargador del Multi toma corriente alterna del generador para recargar las pilas Esta potencia de CA es una carga adicional de 2,2 kW para el generador. Como se puede concluir de la fig. 1, esta carga adicional daría como resultado una sobrecarga del generador entre 18 horas y 19 horas, porque las otras cargas de CA aumentan a 6 kW durante ese período (ver fig. 1). Agregando la carga de 2,2 kW del cargador aumentaría la carga a 6 + 2,2 = 8,2 kW. Esta sobrecarga paralizaría el generador de 7,5 kW.
Para evitar esto, el administrador de energía de entrada del MultiPlus reducirá automáticamente su tasa de carga para limitar la carga total en el generador hasta el nivel de potencia máximo establecido, 6,5 kW en este ejemplo.
Si todavía está leyendo, es un entusiasta o está involucrado profesionalmente con los sistemas de energía. En ese caso, le dejaremos entrar en uno de nuestros secretos mejor guardados.
PowerAssist: El Secreto del MultiPlus
La Figura 3 muestra nuevamente nuestro programa de energía de ejemplo con el pick de 6 kW por la noche.
Pero ahora el generador se ha reducido a 5 kW.
La elección de un generador más pequeño, por supuesto, reducirá el ruido, el tamaño, el peso, el consumo de combustible y la inversión inicial. Sin embargo, el generador de 5 kW no podrá suministrar la carga máxima de 6 kW, incluso si la corriente de carga del MultiPlus se reduce a cero durante ese período.
Ahora se necesita PowerAssist, el segundo nivel de administración de energía de CA. Con PowerAssist, el MultiPlus puede complementar temporalmente el generador de corriente alterna con energía de la batería. En la figura 3 esto es visible entre las 18 horas y las 19 horas: aunque el generador está funcionando, el MultiPlus está invirtiendo (línea azul arriba de 0) en lugar de cargando, proporcionando así la potencia de CA adicional que se requiere en la parte superior del generador.
¡Con un MultiPlus 24/3000/70 se pueden agregar 3 kW adicionales a la salida del generador!
Figura 3. Sistema con generador de 5 kW e inversor/cargador MultiPlus. Cuando la línea azul (MultiPlus) está por debajo de 0, se pone energía en el banco de batería  (cargando), cuando la línea azul está por encima de 0, el MultiPlus está generando CA desde el banco de baterías (invirtiendo).

Rango dinámico de regulación de potencia CA
En las secciones anteriores, vimos que la clave para lograr ahorros al agregar un inversor/cargador a un sistema generador era la capacidad del inversor/cargador para controlar dinámicamente la potencia de CA tomada del generador.
Con el MultiPlus, 24/3000/70 el rango dinámico de regulación de potencia AC es superior a 5 kW:
El primer nivel de regulación dinámica de la alimentación de CA es PowerControl, que permite el control de la alimentación de CA necesaria para cargar la batería entre cero y un consumo máximo de energía de alrededor de 2,3 kW. (= corriente de carga de 70 A por voltaje de carga de 30 V al 90 % de eficiencia)
Además de eso, PowerAssist, el segundo nivel de regulación dinámica de potencia de CA, amplía la regulación de potencia con 3kW adicionales (por unidad), lo que puede estar por encima de la potencia máxima del generador. Esto implica que el uso de un MultiPlus es particularmente útil cuando el requisito de alimentación de CA muestra grandes variaciones (pick altos de corta duración, promedio bajo), que requieren un amplio rango dinámico de regulación de potencia de CA.
3.2 Factor de Potencia Unitario
En pocas palabras, el factor de potencia de una carga de CA es una indicación de cuánta potencia debe suministrarse a la carga en relación con la potencia que la carga consume. La potencia consumida por la carga se indica en Watts, la potencia que se necesita suministrar se indica en VA. si el poder factor es PF, existe la siguiente relación:
VP = PF x PVA. La potencia en VA es igual al producto del voltaje rms por la corriente rms.
El factor de potencia de algunos cargadores de batería puede ser tan bajo como 0,7. Esto significa que un cargador que consume 2 kW, requiere unos 2,8 kVA del generador para que funcione. Si la tensión del generador es de 230 V, el generador debe poder suministrar 12,2 A a este cargador. El generador solo necesita suministrar 8,6 A para el mismo resultado de carga si el factor de potencia fuera 1.
Una causa del factor de potencia no unitario es que la corriente de carga no está en fase con el voltaje. La otra causa importante del factor de potencia no unitario es una corriente de carga que no es sinusoidal. Una corriente de carga no sinusoidal causará distorsión armónica en el sistema de CA. La distorsión armónica puede causar que bobinados del generador se quemen.
Para hacer frente a los efectos negativos del factor de potencia no unitario y la corriente no sinusoidal de la mayoría de los cargadores, los proveedores de generadores recomendarán que
sobredimensione el generador hasta en un factor de 2 (tenga en cuenta que solo se debe sobredimensionar el generador, no el motor diesel que lo impulsa).
El inversor/cargador Victron MultiPlus tiene un factor de potencia unitario (PF = 1). Un sistema con Multis no requiere sobredimensionamiento para hacer frente a los cargadores, Además, no introducirá distorsión armónica en el sistema. Estas son consideraciones muy importantes al planear agregar un inversor/cargador a un sistema generador.
3.3 Escalamiento
La tercera razón para elegir Victron Multi es que es el único inversor/cargador del mercado que permite escalar fácilmente el sistema.
El inversor/cargador de 3 kW tendrá poco impacto en un sistema generador de 40 kW. Debido a que Victron Multi es una unidad modular, los sistemas de hasta 15 kW. Se pueden construir fácilmente monofásicos o trifásicos de 45 kW añadiendo más unidades. El sistema total se puede escalar fácilmente para un rendimiento óptimo /ahorros. (ver figura 4)
Nota:
Al otro lado del espectro de potencia, A MultiPlus también se puede utilizar para aumentar la salida de pequeños grupos electrógenos como, por ejemplo, la gama Honda “I”.
(El rango “I” comienza en 1 kVA)
3.4 Módulo de Gestión de Alimentación de CA Externo
En los ejemplos de la fig. 2 y la figura. Se utilizaron 3 generadores con potencia de salida de 7,5 kW y 5 kW.
En el caso de sistemas más grandes (consulte la fig. 4) con varios Multis en paralelo, no resulta práctico utilizar el módulo de gestión de alimentación de CA interno de los Multis.
Para sistemas más grandes, se ha incorporado un sistema de medición de corriente externo en el PowerManager y, pronto, un sistema de alimentación de CA aún más sofisticado.
El módulo de gestión estará disponible.
3.5 Conectividad: una variedad cada vez mayor de instalaciones de monitoreo y control
Junto al panel Multi Control y VEConfigure, la conectividad VE.Bus y VE.Net pronto hará cualquier requerimiento en cuanto a control remoto.
4. Conclusión
En la segunda sección, mostramos que agregar un cargador inversor a un sistema generador de CA podría tener enormes beneficios potenciales, como una CA silenciosa, suministro, ahorro de combustible, reducción del mantenimiento y mayor vida útil del generador.
En la tercera sección vimos que para poder lograr estos beneficios potenciales, el inversor/cargador debe tener ciertas características específicas que solo se encuentra en Victron MultiPlus: control automático de potencia de entrada de CA, factor de potencia unitario y modularidad para escalado.

Apendice: Diagrama Esquematico del Inversor Multiplus
El Convertidor Bidireccional
El M/M+ está construido alrededor de un convertidor bidireccional, que funciona como inversor o como cargador de batería.
El convertidor del M+ hace más que un convertidor bidireccional convencional: funciona en paralelo con la red, con toma de tierra o con un grupo electrógeno Puede agregar energía al suministro de CA (con energía de la batería) y usará el excedente de energía para recargar. En la mayoría de los casos, el M+ también puede reducir la distorsión armónica de la salida del grupo electrógeno (esto puede ser importante para ciertas cargas sensibles, como una cocina de inducción)
Un Relé Multifuncional
Este relé puede  programarse para arrancar un generador en función de la demanda de energía y/o el voltaje de la batería.
Un Puerto RS485
Todos los parámetros del M/M+ son programables.
Los parámetros más importantes se pueden programar con un código de pulsador, pero es mucho más cómodo utilizar el MK.1b RS485 a RS232 convertidor, software VEConfigure (descargable desde nuestro sitio web) y una computadora portátil PC.
Ejemplos de parámetros programables:
- corte de voltaje de CC del inversor
- curva de carga
- corriente de carga máxima
- funcionamiento en paralelo, funcionamiento en fase dividida y funcionamiento en 3 fases.
- programación del relé multifuncional.
Conector para operación en paralelo y operación trifásica
Se pueden conectar hasta 6 Multis en paralelo para aumentar la potencia a 15 kW.
¡En configuración trifásica se pueden usar hasta 18 Multis para construir un inversor/cargador de 45 kW!
Entrada de CA con disyuntor térmico de 16 amperios y relé de seguridad
La corriente máxima de entrada de CA del M/M+ es de 16 A. (opcional 32 A).06/12/200406/12/2004 El relé de seguridad garantiza que el voltaje estará presente en, por ejemplo, el enchufe de la toma de tierra cuando se desconecte.
El panel de control múltiple (16 A o 30 A)
La perilla giratoria en este panel es crucial: con esta perilla se puede establecer la corriente máxima de entrada de CA, hasta un máximo de 16 A o 32 A

Natura Energy es distribuidor oficial de Victron Energy en Chile, contamos con cientos de proyectos fotovoltaicos realizados en todo el País. Si desea más información de como ahorrar combustible en su generador electrico utilizando inversores Victron Energy Multiplus, Multiplus II o la nueva serie de inversores RS de Victron lo invitamos a escribirnos a:

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