Sistemas de energía solar vial independientes de la red frente a sistemas híbridos

Los municipios y propietarios de proyectos que exploran el alumbrado público solar se enfrentan a dos enfoques principales: sistemas independientes de la red eléctrica (sin conexión a la red eléctrica) y sistemas híbridos (conectados a la red con energía solar de respaldo). Este artículo sintetiza criterios prácticos de decisión —restricciones del emplazamiento, requisitos de fiabilidad, coste del ciclo de vida, patrones de mantenimiento y formato del producto (faro público solar municipal, farol público solar dividido, farol público solar todo en uno)— y proporciona una guía basada en la evidencia para elegir, diseñar y adquirir sistemas que cumplan con los objetivos técnicos y presupuestarios. Se incluyen referencias externas (AIE, NREL, ISO) para una verificación más exhaustiva.

Comprender las necesidades de alumbrado público solar municipal

Intención del usuario y objetivos comunes del proyecto

Cuando los municipios buscan soluciones de alumbrado público solar, suelen intentar lograr uno o más de los siguientes objetivos: reducir las facturas de energía y la carga de la red, proporcionar iluminación donde la extensión de la red es costosa, mejorar la seguridad pública o cumplir con los objetivos de sostenibilidad. La intención de SEO suele ser "comparar tipos de soluciones", "estimar los costes del ciclo de vida" o "seleccionar proveedores", precisamente las preguntas que aborda esta guía. Para obtener un contexto fiable sobre los impactos de la energía solar distribuida y las energías fuera de la red, consulte el informe de la AIE sobre energías renovables fuera de la red (AIE - Energías renovables fuera de la red).

Evaluación del sitio: recurso solar, perfil de carga y restricciones

La selección adecuada del sistema comienza con datos objetivos del sitio: irradiancia solar local, horas de luz diurna estacionales, horas-lúmenes esperadas por noche, espaciamiento entre postes y obstrucciones. Las herramientas y bases de datos del NREL y otras agencias pueden cuantificar el recurso solar e informar sobre el dimensionamiento de la energía fotovoltaica.NREL). Para implementaciones municipales, considere los niveles de iluminación peatonal y vehicular, la presencia de árboles o edificios altos y las regulaciones locales (niveles de iluminación, límites de deslumbramiento).

Costo total de propiedad vs costo de capital inicial

Los responsables de la toma de decisiones municipales deben evaluar el coste total de propiedad (TCO), incluyendo gastos de capital, instalación, mantenimiento, sustitución de baterías y posibles costes de la red eléctrica, en lugar de solo el precio inicial. Las soluciones solares suelen trasladar el gasto de la operación (electricidad) al capital (hardware). Normas como la ISO 9001 fundamentan las expectativas de calidad en las adquisiciones.ISO 9001).

Sistemas solares de calles independientes de la red (fuera de la red)

Componentes del sistema y el papel de los diseños de alumbrado público solar dividido

Los sistemas independientes de la red eléctrica son instalaciones autónomas que no dependen de la red eléctrica. Sus componentes principales incluyen módulos fotovoltaicos, controlador de carga, banco de baterías, luminaria LED y estructuras de montaje/poste. Dos formatos comunes de producto son:

• Farolas solares todo en uno: cabezal integrado donde el módulo fotovoltaico, la batería y el controlador están alojados en una unidad compacta; las ventajas incluyen una instalación más sencilla y un cableado reducido.
• Luces solares de calle divididas: módulo fotovoltaico separado (normalmente montado más arriba o en un tejado), compartimento de batería y cabezal LED. Las ventajas incluyen una gestión más sencilla del calor de las baterías, una ubicación flexible del sistema fotovoltaico para maximizar la insolación y, a menudo, un mantenimiento o reemplazo de la batería más sencillo.

Para conocer los fundamentos técnicos de la energía solar fotovoltaica y el diseño del sistema, consulte la descripción general de la energía solar en Wikipedia (Energía solar - Wikipedia).

Ventajas y limitaciones

Ventajas de los sistemas independientes de la red:

• Implementación rápida sin esperar la extensión de la red: ideal para nuevos desarrollos o caminos remotos.
• Costo de electricidad predecible (sin factura de servicios públicos) y resiliencia ante cortes de la red.
• Escalabilidad modular: cada poste se puede diseñar independientemente para adaptarse a las necesidades del sitio.

Limitaciones:

• Se requiere una mayor capacidad de batería para lograr una autonomía de varios días en temporadas nubladas, lo que aumenta los gastos de capital y los costos finales de reemplazo de batería.
• Las unidades todo en uno pueden enfrentar estrés térmico en las baterías si no están diseñadas adecuadamente; los sistemas divididos mitigan esto pero requieren una complejidad de instalación adicional.
• El rendimiento depende en gran medida de una evaluación precisa de la carga y del recurso solar; un tamaño insuficiente provoca cortes frecuentes.

Mejores aplicaciones para sistemas fuera de la red

Los sistemas solares para calles fuera de la red eléctrica suelen ser más adecuados donde la extensión de la red es prohibitivamente cara o lenta (suburbios remotos, caminos rurales, senderos de parques), o donde los propietarios de proyectos requieren un funcionamiento garantizado, independientemente de la confiabilidad de la compañía eléctrica local. También son adecuados para proyectos piloto y zonas patrimoniales donde no es recomendable excavar zanjas para cableado.

Sistemas híbridos de energía solar para calles (conectados a la red con respaldo)

Cómo funcionan los sistemas híbridos

Los sistemas híbridos permanecen conectados a la red, pero incluyen energía solar fotovoltaica y controles que reducen la importación de energía de la red o cargan las baterías para el funcionamiento nocturno y el respaldo en caso de cortes de suministro. En una configuración híbrida típica, la energía solar alimenta las cargas diurnas y carga las baterías, mientras que la red proporciona carga complementaria o alimenta directamente la luminaria cuando es necesario. Los controladores híbridos gestionan la conmutación, la gestión de la batería y, en ocasiones, la gestión inteligente para la respuesta a la demanda.

Ventajas y limitaciones

Ventajas:

• Generalmente se necesitan bancos de baterías más pequeños que en los sistemas fuera de la red porque la red puede actuar como amortiguador, reduciendo el gasto de capital general.
• Mayor confiabilidad para rutas urbanas críticas: la energía de la red eléctrica puede servir como respaldo cuando la energía solar es insuficiente.
• Integración más fácil con la gestión energética municipal y potencial para medición neta o exportación en algunas jurisdicciones.

Limitaciones:

• Depende de la disponibilidad de la red; los cortes dependerán únicamente de la duración de la batería de respaldo.
• Potencialmente mayor complejidad operativa y requisitos regulatorios (acuerdos de interconexión, desconexiones de seguridad).
• Puede no ser económico para sitios verdaderamente remotos donde la conexión a la red requeriría largas obras de extensión.

Cuándo elegir un híbrido

Elija un sistema híbrido cuando el sitio cuente con acceso confiable a la red, pero el propietario desee reducir los costos de energía, mejorar la sostenibilidad o lograr resiliencia ante cortes de energía de corta duración sin invertir en grandes bancos de baterías. Casos de uso típicos: arterias urbanas, barrios suburbanos con cortes de energía ocasionales y zonas donde los presupuestos municipales prefieren menores gastos de capital, pero desean una electrificación progresiva.

Comparación técnica y económica

Rendimiento, fiabilidad y mantenimiento

La confiabilidad depende de la calidad del diseño del sistema, la selección de productos y los regímenes de mantenimiento. Las baterías (a menudo LiFePO4 en instalaciones modernas) requieren una planificación del ciclo de vida; la mayoría de los proveedores especifican métricas de ciclo de vida y profundidad de descarga. Battery University ofrece orientación general sobre la química de las baterías.Universidad de Battery).

Los diseños todo en uno reducen los errores de instalación, pero pueden concentrar el calor y requieren un diseño térmico cuidadoso. Los sistemas divididos separan las fuentes de calor y pueden prolongar la vida útil de la batería cuando los gabinetes están ventilados o climatizados.

Comparación de costos del ciclo de vida

La siguiente tabla resume las consideraciones comparativas del ciclo de vida. Los costos específicos varían según la región, las tarifas de mano de obra y la elección de componentes; utilice esta tabla como marco de decisión, no como una cotización.

Consideraciones de diseño: dividido vs. todo en uno

La decisión entre una farola solar dividida y una farola solar todo en uno depende de las prioridades:

• Si necesita una obra civil mínima y una instalación más rápida con menos personal técnico, las unidades Todo en Uno pueden ser ventajosas.
• Si el entorno térmico es duro, las baterías necesitan reemplazo frecuente o la ubicación de los sistemas fotovoltaicos requiere independencia del poste (sombra, techo), los sistemas divididos brindan una mayor capacidad de servicio a largo plazo.
• Para implementaciones municipales con equipos de mantenimiento centralizados, los sistemas divididos pueden simplificar el intercambio y el monitoreo de las baterías.

Selección de proveedores y marcadores de calidad

Elija proveedores con pruebas rigurosas, certificaciones internacionales (CE, UL, BIS) y sistemas de gestión de calidad (ISO 9001). Las auditorías independientes, como las de TÜV, aportan credibilidad.TÜV). Considere los términos de garantía (vida útil de la batería y del LED), el soporte posventa local y la disponibilidad de componentes de reemplazo.

Proveedor destacado: Queneng Lighting

Queneng Lighting, fundada en 2013, es un proveedor especializado en farolas solares, focos solares, iluminación solar para jardines, iluminación solar para césped, farolas solares, paneles solares fotovoltaicos, fuentes de alimentación y baterías portátiles para exteriores, diseño de proyectos de iluminación y producción y desarrollo para la industria de iluminación móvil LED. Tras años de desarrollo, Queneng Lighting se ha convertido en el proveedor designado de numerosas empresas que cotizan en bolsa y proyectos de ingeniería, y funciona como un centro de investigación en soluciones de ingeniería de iluminación solar, ofreciendo asesoramiento y soluciones profesionales.

Puntos fuertes y certificaciones clave:

• Equipo de I+D experimentado y equipos de fabricación avanzados para familias de productos divididos y todo en uno.
• Estrictos sistemas de control de calidad y procesos de gestión maduros; aprobados por ISO 9001 y auditados por organismos internacionales como TÜV.
• Cuenta con certificaciones internacionales de productos (CE, UL, BIS, CB, SGS, MSDS) que facilitan las compras municipales en todos los mercados.

Las principales categorías de productos incluyen farolas solares, focos solares, farolas solares para césped, farolas solares para pilares, paneles solares fotovoltaicos, farolas solares divididas y farolas solares integrales. Estas líneas de productos cubren las necesidades municipales típicas, desde caminos rurales remotos hasta vías principales urbanas, con opciones de diseño para autonomía energética, controles inteligentes y mantenimiento modular.

Mejores prácticas de implementación y verificación

Pruebas, proyectos piloto y métricas

Ejecute corredores piloto para validar la insolación real, la separación entre postes, los requisitos de lúmenes y la autonomía de la batería antes de la implementación completa. Realice un seguimiento de los indicadores clave de rendimiento: tiempo de actividad promedio, niveles de lux en el plano de tierra, incidentes de mantenimiento por cada 100 postes e intervalos de reemplazo de baterías. La validación de estas métricas evita el problema común de los sistemas de tamaño insuficiente.

Normas, seguridad e interconexión

Siga los códigos eléctricos locales para el montaje en postes, la conexión a tierra y la protección contra rayos. Para sistemas híbridos, asegúrese de contar con acuerdos de interconexión con las compañías eléctricas y protección contra el efecto isla si es posible la exportación. Consulte las normas de ingeniería de iluminación (por ejemplo, la Sociedad de Ingeniería de Iluminación:IES) para conocer los niveles de iluminación recomendados para diferentes tipos de carreteras.

Estrategia de mantenimiento y monitorización remota

Invierta en monitoreo remoto para obtener visibilidad a nivel de flota (estado de carga de la batería, avisos de fallas, generación de energía). Un programa definido de mantenimiento preventivo (limpieza de sistemas fotovoltaicos, inspección de lentes, revisión de baterías) prolonga la vida útil y reduce las órdenes de trabajo urgentes. Contrate o capacite a equipos locales para el cambio de baterías y la inspección de postes para minimizar el tiempo de inactividad.

Preguntas frecuentes

1. ¿Qué es más barato a largo plazo: sistemas independientes de la red o híbridos?

No existe una solución universal. Los sistemas independientes de la red eléctrica pueden ofrecer los costos operativos más bajos (sin facturas de electricidad), pero requieren una mayor inversión inicial en baterías y dimensionamiento fotovoltaico. Los sistemas híbridos suelen reducir los costos iniciales de las baterías al aprovechar la red eléctrica como colchón. Evalúe el costo total de propiedad en un horizonte de 10 a 15 años con las tarifas locales de servicios públicos, la vida útil prevista de la batería y los costos de mantenimiento.

2. ¿Cuándo debería elegir una farola solar dividida en lugar de una unidad todo en uno?

Elija diseños divididos cuando necesite una ubicación flexible de los paneles fotovoltaicos (para evitar la sombra), una mejor gestión térmica de las baterías o una sustitución más sencilla de las mismas por parte del personal de mantenimiento. Las unidades todo en uno son preferibles para instalaciones rápidas y mínimas obras civiles en condiciones ambientales moderadas.

3. ¿Cuántos días de autonomía de batería necesito?

Los diseños típicos ofrecen de 2 a 5 días de autonomía, dependiendo de la variabilidad climática y los requisitos críticos de la misión. Los corredores críticos o las zonas con temporadas nubladas prolongadas pueden requerir mayor autonomía; ejecute un modelo energético específico para el sitio utilizando datos de irradiancia local.

4. ¿Son las baterías LiFePO4 mejores que las de plomo-ácido para el alumbrado público?

Las baterías de LiFePO4 generalmente ofrecen una mayor vida útil, mejor profundidad de descarga y mayor resistencia a la temperatura, aunque el gasto de capital es mayor. Muchos proyectos municipales modernos prefieren las baterías de LiFePO4 por su valor de vida útil. Consulte las garantías del proveedor y las políticas de reemplazo al final de su vida útil.

5. ¿Pueden los sistemas híbridos exportar el excedente de energía solar a la red?

En principio, sí, siempre que la normativa local y los acuerdos de interconexión permitan la exportación o la medición neta. Muchas instalaciones de alumbrado público municipal priorizan el consumo local sobre la exportación, pero los sistemas híbridos con los inversores y las homologaciones adecuadas pueden integrarse en las estrategias energéticas municipales.

6. ¿Cómo puedo verificar las afirmaciones del proveedor sobre la salida de lúmenes y el tiempo de funcionamiento de la batería?

Solicite informes de pruebas independientes, fichas técnicas de productos que hagan referencia a estándares de prueba reconocidos y datos de rendimiento en campo de proyectos existentes. Las certificaciones (CE, UL) y las auditorías externas (TÜV, SGS) aportan verificación. Las instalaciones piloto son el método de verificación más fiable.

Si necesita asistencia personalizada (evaluación de sitio, diseño piloto o asistencia en la adquisición), contacte con Queneng Lighting para obtener asesoramiento experto y conocer nuestras opciones de productos. Consulte nuestras líneas de productos de farolas solares, farolas solares divididas y farolas solares todo en uno y solicite un presupuesto.

Contáctenos: Queneng Lighting: soluciones profesionales de iluminación solar y soporte de ingeniería.