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Solar

¿Qué es el derating y cómo evitamos que surja en nuestros inversores fotovoltaicos?

05/12/2022 / Por Ruben Romera Lara
El derating son las pérdidas de potencia sufridas por factores del entorno, como el calor, la altura o la tensión, y que llevado al extremo puede hacer que nuestros inversores detengan su producción. Por ello, estos factores deben tenerse muy en cuenta a la hora de diseñar nuestra instalación. En este artículo nuestro compañero Rubén Romera, Technical Support de Amara NZero, nos explica en que consiste exactamente el derating, cuando surge y nos da consejos prácticos para evitarlo.
Inversores Fotovoltaicos SMA

La temperatura es un factor muy a tener en cuenta en las instalaciones fotovoltaicas tanto residenciales como industriales. El calor es un gran enemigo de la fotovoltaica, se podría decir que todos sus componentes sufren cuando se exceden ciertas temperaturas. En cuanto a los inversores fotovoltaicos, pueden llegar a limitar su potencia de salida bajando considerablemente su rendimiento. En este artículo trataremos los diferentes factores que pueden aumentar la temperatura de nuestros equipos y evitar el temido “Derating”.

El derating es el fenómeno de pérdidas de potencia debido a factores del entorno, en nuestro caso el aumento de la temperatura, que llevado al extremo puede hacer que los inversores detengan su producción. Los inversores realizan esta limitación de potencia a fin de proteger los componentes internos más sensibles a altas temperaturas, como pueden ser los numerosos semiconductores con los que se construyen.

Los inversores fotovoltaicos pueden experimentar derating a partir de los 40⁰C, temperatura que en determinadas zonas de España no es nada difícil de alcanzar y por lo tanto es un factor que debemos tener muy presente.

Pero ¿qué causas pueden generar este fenómeno y de que factores depende en nuestras instalaciones?
Generalmente depende de tres factores: temperatura, altura de instalación y voltaje de corriente continua.

  • Temperatura

El propio inversor genera calor a medida que este convierte potencia de corriente continua en potencia de corriente alterna, esto lo tenemos que sumar a la temperatura de la estancia donde esté instalado. Normalmente en las fichas técnicas indican temperaturas de funcionamiento de los equipos, entre -30 ⁰C y 60⁰C aproximadamente, pero hay que tener en cuenta que a 60⁰C nuestro equipo puede pararse por completo. ¿Qué ocurre hasta que se llega a este valor extremo? El inversor va generando menos potencia de forma paulatina a la vez que aumenta la temperatura. 

En la siguiente gráfica comparamos un equipo del fabricante de SMA, el modelo Sunny Tripower 2000TL, con otros equipos de la misma potencia nominal, 20 kW.

Gráfica pérdidas de producción por calor
Pérdidas de producción de los inversores por calor

Se puede apreciar la perdida de potencia a partir de los 40⁰C, pero el STP mantiene una producción aceptable hasta los 50⁰C. Esta comparativa se ha hecho a una tensión de 400V cc.

Para corregir el derating tenemos que comenzar desde el momento de la instalación, seguir las recomendaciones del fabricante y mantener las distancias mínimas para una buena refrigeración.

Distancias de seguridad a mantener a la hora de instalar un Inversor Fotovoltaico
Distancias de seguridad a mantener a la hora de instalar un Inversor Fotovoltaico

La mayoría de los inversores cuentan con un grado de protección IP 65 o superior, esto permite su instalación a intemperie, pero está claro que serán más propensos a presentar estas limitaciones por temperaturas en los días más calurosos y más aún si reciben la radiación directa del sol. Sin embargo, se refrigeran mejor por las corrientes del viento.
En el caso de estar instalados en salas, conviene que estas cuenten con la instalación de rejillas, facilitando así corriente de aire de entrada y salida.

La forma que el inversor disipa el calor interno es un factor importantísimo al elegir el equipo. Hay fabricantes que utilizan una ventilación forzada, dotándolos de ventiladores internos que ayudan a refrigerar los disipadores de calor. Otros en cambio, optan por una ventilación por convección, sin ventiladores ni elementos móviles, basándose en las corrientes de aire que circulan por los disipadores.

Una ventilación forzada va a mejorar la curva derating de los inversores sin lugar a duda, por el contrario, supone mayores costes de producción afectando al coste final del equipo. Otro aspecto en contra puede ser las posibles gestiones de mantenimiento debidas al desgaste de los ventiladores.

  • Altura de la instalación sobre el nivel del mar.

Realmente este valor no va a afectar en la mayor parte del territorio español, se empieza a tener en cuenta a partir de los 2500/3000 metros de altura, dándose en zonas de alta montaña.

El derating en este caso se debe a la baja densidad del aire y la posibilidad de ionizarse a altos voltajes a mayor facilidad.

 

  • Tensión de corriente continua.

Cuando miramos las fichas técnicas de los inversores encontramos varios parámetros referidos a las tensiones cc de funcionamiento.

Tensión de corriente continua aceptada por el Inversor SMA
Tensión de corriente continua aceptada por el Inversor SMA

Es un uso bastante habitual intentar dimensionar al máximo el campo fotovoltaico, intentando alcanzar la mayor potencia pico para sacar el mayor partido a nuestro inversor fotovoltaico. En estos casos hay que tener en cuenta que tensión tenemos a la salida de nuestros strings, para un funcionamiento óptimo del inversor hay que mantener el rango de tensión de operación o MPPT.

Dentro de la tensión MPPT tenemos que comprobar las especificaciones que nos dan los fabricantes. Observamos la gráfica que aparece en la ficha técnica del STP 20000 TL-30.

Ficha técnica del inversor fotovoltaico SMA Sunny Tripower 20000 TL-30

 

Este equipo tiene una tensión de 320V a 800V, sin embargo, se puede ver el comportamiento para tensiones muy próximas a dichos límites, especialmente restrictiva si nos aproximamos al límite superior.

 

CONCLUSIONES

En definitiva, ¿Qué podemos hacer para intentar limitar estas pérdidas de potencia y mantener nuestro equipo en un nivel óptimo?

  • Buscar equipos que aporten calidad en sus componentes y su fabricación siempre es un punto a favor.
  • La transparencia por parte del proveedor y el fabricante, facilitando curvas de derating y toda la información disponible en cuanto a requisitos de instalación.
  • La elección de una ventilación que se adapte al lugar y necesidades de la instalación, así como evitar instalaciones expuestas directamente a la radiación solar.
  • Seguir las recomendaciones de los fabricantes en el dimensionamiento del campo fotovoltaico, mantener el equipo en unas tensiones cc óptimas es de vital importancia.  

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