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Laboratorio

¿Sabes cómo se comporta un arco eléctrico en sistemas con Microinversores? 

26/04/2022 / Por José María Vizuete
Continuamos con el segundo de tres artículos en los que vamos a hablar sobre la electrónica de potencia a nivel de módulo conocida como MLPE (Module Level Power Electronics), en este caso, sobre el comportamiento de un arco eléctrico en sistemas con Microinversores
Arco eléctrico

Vamos a empezar por el principio, ¿Sabes qué es un arco eléctrico? 

Un arco eléctrico es el flujo de energía eléctrica que circula a través de un entrehierro por medio de moléculas de gas ionizado.  

Aunque el aire se considera como material no conductor, cuando existe una gran diferencia de potencial entre dos puntos conductores cercanos (como pueden ser unos conectores sueltos) algunas moléculas del aire se descomponen en componentes ionizados, que permiten transportar una carga de un punto a otro.  

Si esto se mantiene, se produce un arco eléctrico que genera calor y, por tanto, provoca un incendio.   

Ahora que sabemos lo que es, vamos a ver un video donde se ve cómo se produce:  

Como hemos visto, uno de los principales motivos por los que se genera un arco eléctrico es por un fallo en el cableado o en el conector. Sobre este tema, te recomiendo el webinar realizado junto a nuestros amigos de Staubli:  

7 enemigos de la fotovoltaica - Las malas conexiones

¿Y cómo soluciona Enphase este problema? Para poder explicarlo mejor, vamos a apoyarnos en su "whitepaper" acerca de la seguridad. Puedes leer más aquí:

Libro blanco de seguridad

Hay tres aspectos muy importantes que juegan un papel fundamental en la labor que realiza Enphase para evitar que un arco eléctrico se produzca: 

  • Curva I-V del módulo: La curva I-V es lo que determina el funcionamiento de un módulo. A un determinado nivel de irradiación y temperatura, la tensión y la corriente del módulo estarán en un punto de dicha curva. En los extremos nos encontramos la tensión y la corriente máxima del módulo (Isc y Voc, respectivamente). Dentro de esta curva, existe un punto donde la potencia del módulo es máxima.  
  • MPPT (Maximum Power Point Tracker): Mientras el sistema está produciendo energía, el microinversor se encuentra continuamente midiendo la tensión y la corriente del módulo, ajustando el punto de trabajo para funcionar siempre a la potencia máxima del mismo.  

Gráfico 1
  • Capacitancia de entrada del microinversor: Uno de los puntos más desconocidos pero, a la vez, más importantes. Se trata de la capacidad de un componente (o circuito) de recoger y almacenar carga eléctrica.  

Todos los microinversores Enphase, cuentan con capacitancias de entrada relativamente altas que se utilizan para estabilizar la tensión del módulo fotovoltaico en su punto de máxima potencia.  

Grafico 2

Al producirse un arco eléctrico, se crea una diferencia de potencial de entre 20 y 40V, que se suman con la tensión de entrada. Como la capacitancia de entrada del microinversor Enphase es mayor que la del módulo fotovoltaico, la tensión de entrada de este se mantiene estable según se forma el arco eléctrico. Esto provoca que, para mantener el arco eléctrico, la tensión del módulo se tiene que incrementar entre 20 y 40 V, lo que provoca que la tensión sea mayor que la tensión de circuito abierto del módulo y, por tanto, provoca que el módulo no genere corriente, extinguiendo así el arco eléctrico.  

En un inversor string, donde podemos trabajar con tensiones de hasta 1000 Vcc, la tensión del arco (20 V) no provoca un cambio significativo en la tensión de la cadena, por lo que el sistema sigue generando corriente y, por tanto, el arco eléctrico se mantiene en el tiempo.