¿Son los optimizadores la respuesta a la demanda de eficiencia?

A la hora de diseñar una instalación fotovoltaica siempre hay que tener en cuenta diversos factores como la orientación, inclinación o tipo de tejado, pero… ¿Que podemos hacer con la posibilidad de sombras o el desplazamiento de las mismas? ¿Y si los obstáculos del propio tejado me obligan a utilizar orientaciones distintas? Para todo esto existen los equipos conocidos como optimizadores.

Aunque estos equipos no son del todo nuevos en el mercado, para gran parte del sector su funcionamiento es un misterio y la diversidad de marcas puede generar ciertas confusiones. Por ello vamos, a continuación, a desvelar el funcionamiento de los optimizadores Huawei, así como explicar las nuevas ventajas presentes en los nuevos optimizadores 450W-P2.

Y tú, ¿ya sabes cómo funcionan?

Modo de funcionamiento

Un optimizador de potencia para sistemas fotovoltaicos es un dispositivo diseñado para reducir las pérdidas de un sistema fotovoltaico, obteniendo de esta manera, un aumento en la eficiencia del sistema global.

Los optimizadores Huawei tienen dos modos de funcionamiento, el modo Bypass y el modo Buck.

En el modo bypass, tanto las tensiones y corrientes de salida del módulo son iguales a las de salida del optimizador. Este modo es empleado para aquellos momentos en los que el sistema no está sufriendo ninguna sombra o efectos adversos que afecten a la producción de alguno de los módulos.

La otra modalidad es el modo Buck y consiste en la reducción de la tensión de salida del propio optimizador para poder así aumentar la corriente y alcanzar el punto de máxima potencia del módulo.

En una cadena fotovoltaica o string todos los módulos comparten una misma corriente, así como suman las tensiones de cada uno para poder obtener al final la potencia total generada por dicho string. Esta corriente común viene limitada por el módulo que presente una corriente menor, lo que se conoce como el efecto mismatch, y es, en este caso, el optimizador es el encargado de minimizar las perdidas haciendo que no decaiga toda la corriente de un string entero solo por una sombra, suciedad o posible defecto que afecta a un único módulo.

En el sistema sin optimizadores reflejado en la ilustración anterior, se puede observar la comparativa de producción con la presencia o no de una sombra que afecte a un solo módulo. Esto hace que los módulos no trabajen en su punto de máxima producción y por lo tanto la producción del string entero caiga de 2.820W a 2.564W.

En la ilustración anterior se muestra el mismo caso expuesto previamente, pero esta vez con la instalación de optimizadores. Esto permite que los módulos trabajen en su punto de máxima producción haciendo que el módulo afectado reduzca su tensión para que la corriente no se vea afectada por todo el string y así disminuir las pérdidas. En este caso la producción ascendería hasta los 2.691W.

Ventajas

Aun que su principal función consiste en la optimización de la producción de los módulos fotovoltaicos para minimizar las pérdidas de producción en un string bajo condiciones adversas, estos también presentan otras ventajas a tener en cuenta en una instalación:

Seguridad

Los optimizadores, cuando se encuentran en circuito abierto o el inversor se está apagando, presentan una tensión de salida de 0V. Esto facilita su manipulación y dota de mayor seguridad a cualquier operación de mantenimiento del string. A pesar de ello, la comprobación de su correcta instalación es bien sencilla ya que, al no tener tensión de salida, hay que tomar medidas de impedancia siendo de 1kOhmio aproximadamente por optimizador instalado.

Esto se debe a que, a través del cable de potencia, los optimizadores se comunican con el inversor y es este el que les da la orden de producir o mantenerse en apagado. Esta comunicación destaca por su velocidad gracias a la integración del chip Hisilicon en ambos equipos que permite que se adapte y permanezca robusta contra la interferencia del ruido. Además, la atenuación selectiva permite una comunicación más estable y fiable. Todo esto es posible gracias al empleo de OFDM (Orthogonal Frecuency Division Modulation).

Monitorización

La instalación de optimizadores permite la monitorización de los módulos de forma individual haciendo posible que se puedan detectar problemas de módulo como la baja producción por suciedad o la presencia de arco eléctrico de una manera mucho más precisa y temprana, ahorrando así costes de mantenimiento en la detección rápida del problema.

Como estadística, se conoce que la detección de un arco eléctrico de forma manual en una instalación de 100kWp normalmente lleva unos dos días. Gracias a los optimizadores esto puede determinarse en 30 minutos.

Una de las grandes ventajas que presenta Huawei con su solución integral de inversores y optimizadores es la posibilidad de monitorizarlo todo en una misma plataforma permitiendo así estar al tanto de la situación de los módulos individualmente.

La creación del Layout en la propia plataforma es muy sencilla y con el escaneo de los códigos de cada uno de los optimizadores se podrán asignar al módulo correspondiente y así tenerlo bien ubicado en el portal.

Versatilidad

La aplicación y distribución de los optimizadores en el diseño de una planta fotovoltaica es algo que puede traer de cabeza y generar muchas dudas. Los optimizadores de Huawei, con respecto a esto, presentan una gran versatilidad en su configuración. A continuación, mencionamos las ventajas y limitaciones que presentan en este ámbito.

• 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 este 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.

Optimizador 450-P2

Al igual que los módulos van creciendo de tamaño y potencia, los optimizadores deben ir haciéndolo a la par para poder adaptarse. Es por esto que desde Huawei se lanza la nueva gama de optimizadores 450-P2 que presenta un significativo aumento en la corriente de entrada, que asciende de 13A a 14,5A, aumentando su compatibilidad con los módulos presentes en el mercado.

Conclusiones

Los optimizadores son equipos que están diseñados para minimizar las perdidas de nuestra instalación fotovoltaica por lo que nos permiten sacar un mayor rendimiento a la instalación en condiciones adversas.

Pero las ventajas de emplear este tipo de equipos no se quedan aquí, sino que también:

• Te permiten ahorrar en costes en la detección de problemas de tu planta facilitando la ubicación concreta del problema.
• Una monitorización más completa y atractiva para el usuario que presenta la producción individual por módulo en el mismo portal.
• Permite poder realizar las operaciones de mantenimiento con una mayor garantía de seguridad para el operario haciendo que caiga la tensión a 0V a la salida del módulo en los momentos de desconexión, apagado o de no detección de la radiación solar.

Al igual que los módulos, los optimizadores también van evolucionando y creciendo con el mercado y es importante conocer las limitaciones de diseño que estos presentan y las compatibilidades con los módulos. El incremento de la intensidad de entrada permitida en la nueva gama de optimizadores Huawei permite que esta gama de módulos compatibles sea aún mayor.

Y tú… ¿Te vas a plantear el uso de optimizadores en tu próxima instalación?