¿Cuáles son las ventajas de los inversores en cadena de energía solar?

Los inversores de cadena tienen una trayectoria comprobada. Debido a su confiabilidad, accesibilidad y alta eficiencia establecidas, siguen siendo adecuados para la mayoría de los sistemas residenciales y comerciales pequeños bajo incentivos de rendimiento. Con la competencia adicional de los microinversores y los sistemas de inversores de dos etapas, los diseñadores de inversores de cadenas solares continúan haciendo avances en eficiencia y densidad de potencia utilizando componentes nuevos y mejores e innovación en topología. Además, también enfrentan la demanda de proporcionar funciones mejoradas de administración y seguridad de la red. Mejorar las características de control de potencia, proporcionar análisis de datos ambientales y abordar la interrupción del circuito de falla de arco serie son los desafíos que enfrenta cada diseñador de inversor de cadenas solares.

Administración de energía a través de la interfaz de control de energía

Las políticas, las tecnologías y los modelos comerciales exitosos de energía fotovoltaica han aumentado la penetración de los sistemas fotovoltaicos mediante inversores string en muchas comunidades. Las incertidumbres añadidas de la generación distribuida presentan desafíos a las utilidades:
• Los alimentadores y transformadores pueden estar sobrecargados por una gran producción durante períodos de bajo consumo.
• El riesgo de sobretensión aumenta con la producción en las partes remotas del alimentador.
• Las perturbaciones en la calidad de la energía pueden aumentar.
• Las protecciones pueden funcionar incorrectamente. La falta de detección de una isla incontrolada es una gran preocupación.

En estos escenarios, una interfaz de control de potencia permite que las plantas fotovoltaicas participen en la gestión de alimentación de la red de CA. La interfaz permite a los usuarios y las utilidades establecer de forma remota la limitación de potencia activa y el control de potencia reactiva de los inversores string en una planta fotovoltaica.

Algunas unidades propuestas proporcionarían entradas digitales de contacto seco para una mayor flexibilidad de conexión a un receptor de control o dispositivo similar. El medidor o Energy Service Interface (ESI) en el contexto de una red inteligente puede convertirse en el receptor de control.

Las señales de punto de ajuste recibidas pueden traducirse en comandos de control para todos los inversores de serie solar conectados en la red del inversor. Cualquier ajuste de potencia activa o reactiva o evento de ajuste del factor de potencia se registra con todos los registros disponibles a través del sistema de comunicaciones de la planta.

La comunicación entre la interfaz de control de potencia y los inversores debe ser robusta para que los buses industriales como CAN bus sean ideales. Otros, incluidas las redes inalámbricas de malla, también se ven favorecidos bajo ciertas circunstancias de despliegue, por ejemplo, cuando los inversores están en edificios separados pero siguen siendo parte de la misma planta fotovoltaica.

Desempeño ambiental y análisis

La interfaz de control de potencia es ideal para funciones adicionales comunes en plantas fotovoltaicas más grandes, pero aún no en el uso diario con sistemas fotovoltaicos más pequeños. La combinación de información ambiental con aplicaciones de software para análisis puede ser una parte importante de la administración de la red de CA.

Con las entradas disponibles para la radiación, la temperatura del módulo fotovoltaico, la temperatura ambiente y los sensores de velocidad del viento, se puede obtener una imagen ambiental completa. En combinación con los datos de alimentación de los inversores, se puede comprobar el rendimiento del sistema fotovoltaico y encontrar la relación de rendimiento, lo que permite comparar los sistemas fotovoltaicos en cualquier parte del mundo, independientemente del tamaño o la ubicación. También se puede hacer una comparación entre el rendimiento real y el objetivo para que el usuario pueda ver si el sistema fotovoltaico proporciona el rendimiento esperado, o si se requiere mantenimiento para corregir el sombreado, la suciedad o un rendimiento de matriz gradualmente decreciente.

Serie Arc Detection

En un esfuerzo por aumentar la seguridad en las instalaciones fotovoltaicas, el NEC 2011 incluye disposiciones para la detección de arco en serie en el lado de CC para cadenas solares de más de 80VDC. Se espera que Europa siga en esta dirección. La interrupción de circuito de falla de arco (AFCI) aplicada a CA es familiar, sin embargo, la definición e identificación de la firma de un arco de CC en serie en sistemas fotovoltaicos es compleja. Además, el código requiere que después de activar el AFCI, el sistema solo pueda reiniciarse manualmente en el sitio. Esta disposición hace que el costo realista de las falsas alarmas sea alto.
Los dispositivos AFCI deben ser inmunes a cualquier interferencia externa. Esto incluye los elementos inherentes al sitio, como maquinaria o transmisores en bandas de baja RF, así como EMI generado por el inversor. El rendimiento requerido de la protección de arco serie está definido por UL1699B.

Si bien AFCI no es una función inherente al inversor, los inversores de cadena comúnmente incorporan otras funciones, como una desconexión de CC y una caja de combinación de cuerdas. Con la tecnología actual que requiere un detector por cadena, la ubicación del AFCI en el inversor parece ser el enfoque más rentable. Sin embargo, buscando el objetivo de eliminar los riesgos de incendio y proteger a los bomberos, la detección de arco paralelo y el cierre del nivel del módulo fotovoltaico (respuesta de la matriz fotovoltaica al apagado de emergencia) pueden ser necesarios en futuras revisiones del código.

Los inversores de string solar de alta eficiencia continuarán mejorando en su rendimiento básico y confiabilidad. Los diseñadores de inversores siguen abordando e incorporando las desafiantes demandas de los usuarios, las comunidades y los organismos reguladores. Con el uso creciente de sistemas fotovoltaicos, los diseños de inversores de cadenas han evolucionado teniendo en cuenta todo el sistema: gestión de red, incluidos modelos de red inteligente, datos de rendimiento del sistema para disminuir la incertidumbre de rendimiento y seguridad del sistema.

Por: Alberto de Leon, Director de Ventas de Energía Renovable en las Américas en Eltek.

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