Dudas, intrigas y a veces desconfianza en los optimizadores ¿sabes como funcionan?

Introducción

Aunque cada vez son más comunes y recurridos en las instalaciones convencionales, los optimizadores son un equipo que siempre ha generado ciertas dudas, intrigas y a veces, desconfianza entre los instaladores. El desconocimiento generalizado ante esta tecnología y la desconfianza frente a sus resultados crea una barrera que puede suponer un rechazo precoz ante esta solución. ¿Y tú? ¿Sabes cómo funcionan?

Frente a las diferentes marcas que existen de este tipo de equipos, a continuación, vamos a llevar a cabo la explicación del funcionamiento de los optimizadores Huawei, así como la comparativa real de la reacción de una planta funcionando un día con optimizadores y otro día sin ellos.

Esto se ha podido realizar gracias a nuestro generador didáctico instalado en la Universidad Politécnica de Madrid.

Optimizadores

Como ya hemos mencionado anteriormente, en instalaciones fotovoltaicas los optimizadores de potencia se definen como dispositivos diseñados para reducir las pérdidas de un sistema fotovoltaico, obteniendo así un aumento en la eficiencia del sistema global.

En este artículo, nos centraremos en los optimizadores Huawei, por lo que destacamos los dos modos de funcionamiento que presentan.

Modo Bypass

Este modo se emplea cuando el sistema no está sufriendo ninguna sombra o efecto adverso que afecte la producción de alguno de los módulos. Se caracteriza por mantener las tensiones y corrientes de salida del módulo iguales a las de salida del optimizador.

Modo Buck

Podría definirse como el modo de "acción", ya que en esta modalidad el optimizador actúa según los valores del módulo, reduciendo la tensión de salida del propio optimizador, permitiendo así aumentar la corriente y alcanzar el punto de máxima potencia del módulo. Esta es la mejor manera de minimizar el efecto mismatch.

Efecto Mismatch

Este conocido efecto, que vulgarmente puede llamarse "el cuello de botella", está basado en que si uno de los módulos de un mismo string o cadena fotovoltaica se ve afectado y su intensidad cae, la corriente de todos los demás también caerá.

Este fenómeno es de alta importancia a la hora de realizar el diseño de nuestra instalación, ya que puede afectar al funcionamiento diario de la misma, pudiendo suponer la pérdida de una gran cantidad de energía si no se tiene en cuenta.

Es por ello que el equipo optimizador tiene la tarea de generar un equilibrio del módulo frente al string, de forma que, al reducir su tensión, pueda aumentar la corriente y así las pérdidas de toda la cadena sean mucho menores.

Comparativa de producción

Generador didáctico

Como ya sabéis, desde Amara NZero contamos con un estupendo generador didáctico mediante el cual obtenemos información sobre las diferentes tecnologías que dominan el mercado fotovoltaico hoy en día. Este laboratorio se encuentra ubicado en la fachada de la Universidad Politécnica de Madrid.

En esta ocasión, vamos a realizar una comparativa de producción del inversor Huawei 3KTL-M1 instalado tanto con optimizadores como sin ellos, analizando el día previo y posterior a la extracción de estos equipos.

El equipo trabaja con un campo fotovoltaico compuesto por módulos JA Solar JAM60S01-315, con una orientación sureste y una inclinación de 25º.

Producción

Tal y como muestra la ilustración, la producción es muy similar y a simple vista puede parecer que la producción obtenida con el optimizador no es más que similar a la obtenida sin él, pero si analizamos más a fondo la ilustración, podemos interpretar y valorar lo siguiente:

El día previo a la retirada de los optimizadores se puede observar que, aunque el tiempo muestra una gran curva, tuvo varios momentos de nublar el cielo y no llegar a mostrar toda la irradiación potencialmente posible, haciendo que los optimizadores amortigüen todo lo posible estas caídas originadas por las sombras puntuales.

En primer lugar, el arranque de la planta con optimizadores es notablemente superior, de forma que, si se hubiese mantenido esta irradiación, podría haberse mostrado por delante del día siguiente, tal y como ocurre más adelante.

En el punto de máxima producción, también se puede observar que la opción con optimizadores se ve mermada y no es hasta casi las 14:00 cuando llega a mostrar todo su potencial de producción. Casi llegando a las 16:00, un nuevo pico de caída evidencia la presencia de estas sombras que hemos mencionado anteriormente.

Por último, también se puede apreciar que los optimizadores terminan su producción más tarde.

Si además analizamos la cantidad de energía obtenida cada día, podemos observar los siguientes resultados:

Por lo tanto, a pesar de tener un día algo menos favorable, la alternativa con optimizadores ha logrado obtener un incremento de producción del 4,23% frente a la producción sin optimizadores.

Ventajas

Siendo su principal función la optimización de producción, los optimizadores son capaces de ofrecer más ventajas importantes a nuestra instalación fotovoltaica. Las enumeramos a continuación.

Monitorización

Aunque ya se ha mencionado en más de una ocasión, la monitorización individual de los módulos supone un gran avance en la detección de fallos del sistema fotovoltaico, ya que se pueden detectar de forma prácticamente inmediata caídas de producción provocadas por roturas, suciedad e incluso la presencia de arco eléctrico.

En este caso, al ser todos los equipos parte de una solución integral lanzada por Huawei, presentan la virtud de poder monitorizarse todo en una misma plataforma.

Todo esto puede suponer un ahorro significativo en costes de operación y mantenimiento de una instalación, especialmente en aquellas de carácter industrial.

Seguridad

A la hora de instalarlos, para poder comprobar su correcto funcionamiento, es necesario

 medir la resistencia en su salida, siendo alrededor de 1 kOhmio el valor correcto por optimizador. Esto sucede debido a que la tensión de salida al ser conectados es de 0V, lo que brinda una mayor seguridad al instalador que los manipula.

Para que comience su producción, es el inversor el que, a través del cable de potencia, se comunica con ellos y manda la señal de que empiecen a producir.

Versatilidad

Tan importante es el proceso de instalación y montaje como el diseño, y en esta fase, los optimizadores Huawei también tienen algo importante que aportar, ya que pueden dar solución a grandes problemas o instalaciones que antes se consideraban inviables. Las principales condiciones de instalación y ventajas en el diseño son las siguientes:

- La cantidad de módulos fotovoltaicos empleados en cada cadena de un mismo seguidor MPPT del inversor debe ser idéntica.

- No es necesario que toda la cadena esté dotada de optimizadores; se puede conectar un solo optimizador en un string de varios módulos.

- Siempre que todos los módulos de la cadena lleven optimizadores, el mínimo de módulos empleado en dicha cadena deberá ser 4 para la gama monofásica y 6 para la trifásica, para permitir la posibilidad de llegar a la tensión mínima de arranque.

- El número máximo de optimizadores que se pueden instalar por cadena es de 25 para la gama monofásica y 50 para la trifásica.

Todo esto te permite minimizar el impacto que puede tener en la instalación la diversidad de orientaciones, la presencia de obstáculos y la aparición de sombras.

Conclusiones

Los optimizadores son un equipo cada vez más conocido y utilizado que, a pesar de todas sus ventajas, continúa generando cierta desconfianza a la hora de su uso. Gracias a las instalaciones cedidas por la Universidad Politécnica de Madrid, hemos podido comprobar de primera mano el efecto de los optimizadores sobre una instalación fotovoltaica real.

Hemos observado que, a pesar de tener algunas condiciones adversas durante el día de análisis, la planta que emplea optimizadores ha sido capaz de obtener más energía al final del día.

Además, recordamos todas las ventajas que estos equipos pueden aportar durante las diferentes fases de nuestro proyecto o instalación:

- En la fase de diseño, presentan facilidades cuando se trata de plantas con cubiertas algo más caprichosas en las que se presenten distintas orientaciones, obstáculos y sombras.

- En la fase de instalación y mantenimiento, brindan mayor garantía de seguridad al operario, ya que la tensión cae a 0V a la salida del módulo en los momentos de desconexión, apagado o falta de detección de la radiación solar. También permiten ahorrar costes en la detección de problemas de la planta, facilitando la ubicación concreta del problema.

- En la fase de monitorización, permiten obtener una información más precisa del monitoreo al obtener la información de la producción de los módulos de forma individual.