¿Tu sistema PV está funcionando por debajo de su capacidad? Una guía para la aplicación y configuración de optimizadores

En las aplicaciones prácticas de la generación de energía fotovoltaica (PV), problemas como la sombra, diferencias en la orientación de los módulos y el deterioro de los módulos a menudo llevan a una disminución en la salida del sistema. La investigación indica que la sombra puede causar pérdidas de generación de energía de hasta un 70% (Fuente ① : NREL). Particularmente cuando un módulo específico está en sombra, la corriente y la potencia de salida de todo el circuito en serie pueden disminuir significativamente. Aquí es donde entran en juego los optimizadores fotovoltaicos. Ajustan la corriente de salida de los módulos afectados mediante circuitos de control DC-DC internos, logrando la coincidencia de corriente con otros módulos y reduciendo efectivamente las pérdidas de generación debido a desajustes. Este artículo detallará las necesidades específicas de aplicación de los optimizadores fotovoltaicos tanto en instalaciones existentes como nuevas, así como las soluciones que proporcionan.

Medidas Clave para Mejorar la Producción en Plantas PV Existentes

Para plantas fotovoltaicas en operación, la actualización con optimizadores es sin duda una estrategia de mejora crucial. Esta tecnología no solo aumenta significativamente la producción del sistema, sino que también proporciona un fuerte apoyo para la operación estable a largo plazo de la planta. Aquí hay algunos escenarios de aplicación típicos:

Actualización de Plantas Antiguas (Sin Reemplazar Módulos) Algunas plantas más antiguas que han estado en funcionamiento durante muchos años a menudo experimentan una disminución en la producción debido al envejecimiento de los módulos, la degradación del rendimiento y los cambios en el entorno de trabajo. Según investigaciones, la eficiencia de generación de energía de los módulos envejecidos puede disminuir hasta en un 20% (Fuente ② : IEA), lo que provoca graves problemas de desajuste. La instalación de optimizadores no solo puede resolver este problema, sino también recuperar al máximo la generación perdida. Además, la característica de monitoreo a nivel de módulo permite un seguimiento en tiempo real del rendimiento del módulo, permitiendo identificar con precisión los módulos problemáticos y ahorrar tiempo de mantenimiento.

Retrofitting Old Plants (Complete Module Replacement) Típicamente, las plantas construidas antes de 2018 planean reemplazar módulos antiguos con los más recientes. Durante este reemplazo, cambios en las dimensiones de los módulos pueden causar sombreado (como se ilustra a continuación), lo que resulta en pérdida de potencia. Según la experiencia del proyecto de Sheng Gao, los sistemas que utilizan tecnología de optimizador pueden mejorar significativamente la generación total en presencia de sombreado, con aumentos promedio del 15% o más.

Módulos nuevos más grandes pueden causar algo de sombreado

Retrofitting Old Plants (Partial Module Replacement)  Con el desarrollo rápido de la fabricación de módulos, cuando los módulos en plantas antiguas necesitan ser reemplazados debido a daños, a menudo se enfrentan al dilema de que el fabricante original ya no produce las mismas especificaciones. Simplemente reemplazar los módulos dañados con módulos populares del mercado actual puede llevar a problemas de desajuste dentro de la misma cadena de módulos. Para abordar este desafío, la retrofitización con optimizadores surge como una opción más económica y efectiva, eliminando eficazmente los fenómenos de desajuste y asegurando la eficiencia de la planta.

Mitigación del sombreado  Las plantas fotovoltaicas suelen tener una vida útil de hasta 25 años, durante los cuales los entornos circundantes pueden cambiar. Los edificios recién construidos, árboles trasplantados u otros equipos adicionales en techos pueden introducir problemas de sombreado para los módulos fotovoltaicos. En estos casos, la aplicación de optimizadores es particularmente importante. Al emplear tecnología de optimizadores, el impacto del sombreado en la salida del sistema se puede reducir significativamente, recuperando las pérdidas causadas por el sombreado.

Recomendaciones de Configuración de Optimización para Nuevas Instalaciones

Para los usuarios que aún no han instalado sistemas fotovoltaicos, configurar optimizadores de manera proactiva es igualmente significativo. Desde la fase inicial de planificación y diseño de la planta, se deben considerar los optimizadores para garantizar una alta eficiencia, estabilidad y capacidades inteligentes de generación de energía desde el principio. Los siguientes escenarios son particularmente adecuados para la instalación de optimizadores fotovoltaicos:

Estructuras de Techo Complejas  Uno de los factores principales que determinan la escala de la instalación fotovoltaica en el techo es la orientación del mismo. Módulos en la misma cuerda orientados en dos direcciones diferentes pueden provocar pérdidas de potencia. Los optimizadores fotovoltaicos permiten que cada módulo opere en su punto máximo de potencia, sin verse afectado por otros módulos en la misma cuerda, maximizando así la utilización del espacio en el techo.

Problemas de Sombra  La sombra de los tejados circundantes puede causar pérdidas en la generación de energía en los sistemas fotovoltaicos. Incluso las sombras leves de árboles o líneas aéreas pueden impactar significativamente la producción total de la planta. Los optimizadores fotovoltaicos utilizan MPPT (Seguimiento del Punto Máximo de Potencia) a nivel de módulo para optimizar de forma independiente los módulos sombreados, mejorando así la generación total del sistema.

Entornos Naturales Variables Factores ambientales comunes como la acumulación de polvo, excrementos de aves y nieve también pueden afectar considerablemente la producción de plantas fotovoltaicas. Si tu tejado está ubicado en una zona con condiciones naturales variables, esto puede llevar a un rendimiento inferior en la generación fotovoltaica. Instalar optimizadores puede abordar eficazmente estos desafíos, asegurando una generación de energía estable.

Requisitos de Seguridad y Mantenimiento Los sistemas fotovoltaicos generan continuamente voltaje, y los sistemas que no pueden realizar desconexiones de seguridad a baja tensión en caso de fallas o incendios representan riesgos de seguridad. Los optimizadores fotovoltaicos pueden identificar rápidamente posibles riesgos mediante el monitoreo a nivel de módulo y completar el apagado rápido en 15 segundos, reduciendo el voltaje a niveles seguros y asegurando la seguridad tanto del sistema fotovoltaico como del personal de mantenimiento.

En resumen, los optimizadores fotovoltaicos desempeñan un papel vital en el aumento de la producción de los sistemas fotovoltaicos, garantizando la seguridad y facilitando el mantenimiento. Ya sea para plantas fotovoltaicas en operación o nuevas, retrofitear con optimizadores en escenarios específicos es una elección sabia.

Fuentes:

① Rendimiento PV NREL:  https://www.nrel.gov/docs/fy19osti/72399.pdf 

② Programa IEA de Sistemas de Potencia Fotovoltaica:  https://iea-pvps.org/