Tecnología MLPE o los tradicionales inversores multistrings, ¿Por cuál decantarme?

Introducción

Cuanto más nos vamos adentrando en el mundo de la fotovoltaica y conocemos las distintas opciones que este ofrece, más dudas nos genera el proceso de dimensionado de nuestra planta fotovoltaica, ¿Debería instalar aquí, con la presencia de sombras durante algunas horas del día? ¿Cómo de larga y que capacidad de seguimiento tiene que tener cada cadena fotovoltaica? ¿Es eficiente instalar en una cubierta en la que tengo tantas orientaciones diferentes? Este tipo de cuestiones nos hace pensar en que tipo de tecnología debo utilizar en mi instalación en cada caso siendo sobre todo destacadas la tecnología MLPE o los tradicionales inversores multistrings, pero ¿Sabemos exactamente que son y en que se diferencian?

Inversores multistrings

Empecemos por el principio. La tecnología que utilizan este tipo de inversores se basa en el MPPT (Maximun Power Point Tracker) y se refiere a una técnica de seguimiento del punto de máxima potencia, que se utiliza tanto en sistemas solares fotovoltaicos como en otros sistemas de generación de energía. El MPPT toma la tensión y la corriente de salida de la cadena de paneles solares, calculando continuamente el punto en el que más potencia se está obteniendo. Luego, ajusta el voltaje de operación de los paneles fotovoltaicos según sea necesario para maximizar la producción de energía.

Cuando conectamos una cadena de módulos en serie estas van a compartir la misma corriente y sumaran las tensiones de cada uno de ellos. Si se conectan en paralelo varias cadenas, estás sumaran las corrientes. Por lo tanto, el MPPT va a buscar el punto de máxima potencia en común de todo el conjunto de cadenas o strings conectados. Los inversores multistring cuentan, dependiendo de la potencia, desde uno hasta varios MPPTs, cada uno de los cuales actúa de manera independientemente al resto.

MLPE

La tecnología MLPE (Module Level Power Electronics) se refiere a la colocación de electrónica de potencia en cada uno de los módulos solares en lugar de en el inversor centralizado. Esto asegura que el panel entregue su máxima energía, incluso si algunos de los otros paneles están sombreados o experimentando algún tipo de limitación en la producción. Es una forma de optimización a nivel de módulo, lo que significa que cada panel solar funciona a su capacidad óptima y produce la máxima energía posible. Es decir, conseguimos que cada módulo (o cada dos módulos, en algunos casos), tengan su propio MPPT.

Aunque este tipo de tecnologías suele suponer un coste más elevado para nuestra instalación, puede llegar a obtener una producción muy significativa con respecto a sus competidores. Además, la monitorización individual te permite llevar un seguimiento módulo a módulo, minimizando así los costes de mantenimiento y permitiendo una mayor rapidez para detectar y gestionar una falla o avería.

Aunque la tecnología más conocida en este sentido son los optimizadores, esta ha llegado a su máximo esplendor con la aparición de los microinversores.

Ambas alternativas presentan sus propias ventajas e inconvenientes frente a la otra por eso hay que tener muy en cuenta en qué momento se debe aplicar una u otra opción.

Comparativa

A continuación, se van a presentar varias situaciones reales en las que se ha podido comparar la tecnología MLPE frente a los inversores multistrings que compilan una serie de circunstancias adversas que pueden afectar a nuestra instalación.

Filomena

Como cabe recordar, uno de los fenómenos adversos más significativos que han afectado las instalaciones fotovoltaicas de la comunidad de Madrid ha sido el temporal de Filomena. Esta gran nevada, aunque poco frecuente en este territorio hasta la fecha, es muy probable que con la aceleración tan brusca que está sufriendo el cambio climático, sea cada vez más frecuente. Gracias a nuestro laboratorio ubicado en la Universidad Politécnica de Madrid pudimos recabar los siguientes datos:

Tal y como se puede apreciar en la ilustración, los días que abarco el temporal fueron el 7, 8 y 9 de enero de 2021. Se puede observar una caída de producción en ambas tecnologías muy pronunciada, pero vamos a analizar más al detalle para poder obtener conclusiones más claras:

Como se puede observar, con la llegada del temporal, la producción, como cabía esperar, cae de forma muy pronunciada y el primer día la diferencia entre ambas tecnologías es mínima. Según va avanzando el temporal, aunque la producción sigue disminuyendo, la diferencia entre ambas opciones se incrementa quedando por encima la tecnología MLPE.

Aunque estamos hablando de bajas producción, finalmente la tecnología MLPE es capaz de obtener hasta un 23,65% más de producción en todo el periodo afectado por dicho fenómeno.

Calima

El invierno del año pasado volvimos a sufrir un fenómeno climatológico poco común para la comunidad de Madrid conocido como calima. Este provocó que los módulos de las instalaciones ubicados en las zonas afectadas acabasen cubiertos por partículas de arena y polvo, complicando así su funcionamiento. Los resultados fueron los siguientes:

Como era de esperar, la aparición de la calima provocó una fuerte caída en la producción de la instalación de ambas tecnologías viéndose que la diferencia entre ellas es más pronunciada según avanzan los días y las lluvias van limpiando poco a poco los módulos. El resumen de producción de los días afectados se muestra a continuación:

Analizando ese periodo en concreto, se observa que la tecnología MLPE vuelve a ser capaz de sacar un mínimo de ventaja a su competidor, aunque este no se aleje demasiado de él.

Día nublado

Después de ver cómo actúan ambas instalaciones ante fenómenos meteorológicos tan destacados y controvertidos, vamos a compararlas de nuevo, pero está vez contando un día de mal tiempo y baja producción. Este tipo de resultados sobre todo si a la hora de instalar lo vamos a hacer en una ubicación que presenta con frecuencia este tipo de climatología:

En este caso, tal y como muestra la ilustración, la tecnología MLPE comienza a producir unos minutos antes y termina más tarde. Este fenómeno se debe a lo que conocemos como tecnología Burst mode empleada sobre todo por microinversores Enphase. Esta consiste en medir la tensión de salida del módulo en cada ciclo AC buscando el punto de máxima potencia de dicha tensión y en lugar de convertirla directamente a corriente alterna puede decidir almacenarla en unos condensadores si se considera que no es suficiente. Llegado el momento en el que, junto a la energía procedente del módulo y la almacenada en los condensadores, se cumple con unos mínimos, el microinversor la convierte en alterna. De esta forma, los microinversores son capaces de aprovechar la energía sobrante de las instalaciones fotovoltaicas y aumentan su rendimiento en los momentos de baja radiación.

Además, la tecnología MLPE presenta una mayor estabilidad ante las caídas de producción siendo aun así la tecnología de string la que alcanza unos picos máximos de potencia. Vamos a ver cual de las dos ha sido capaz de obtener una mayor cantidad de energía al final del día, si la potencia o perseverancia:

Aunque la diferencia ha sido mínima, es la tecnología MLPE aquella que, a pesar de no haber obtenido los picos de potencia más altos durante el día, ha conseguido una mayor producción al final de un día con condiciones desfavorables.

Días Soleado

Por último, se va a llevar a cabo dicha comparación en un día completamente soleado y sin ningún tipo de obstáculo que dificulte la producción fotovoltaica.

Como muestra la Ilustración, las curvas son prácticamente idénticas. Si afinamos un poco la puntería, se puede apreciar que la tecnología MLPE comienza a funcionar escasos minutos antes que la de string y se mantiene ligeramente por encima hasta llegar al pico donde es esta la última, la que toma la delantera para sacar cierta ventaja al final. Con unas gráficas tan similares, ¿cuál de las dos tecnologías habrá sido capaz de obtener una mayor cantidad de energía a lo largo del día?

Aunque ligeramente, está batalla ha sido ganada por los inversores de string obteniendo una producción diaria total superior a la tecnología MLPE.

Conclusiones

Tanto las condiciones de mi instalación fotovoltaica como la climatología que acompaña a la zona en la que se va a llevar a cabo, son determinantes a la hora de elegir la tecnología de seguidor de máximo punto de potencia del string como a nivel de módulo. Es por eso que después de haber observado las evidencias anteriores concluimos de la siguiente manera:

Ante situaciones climatológicas adversas como pueden ser una gran nevada o tormenta de polvo que dificultan al máximo la producción, la tecnología MLPE es claramente superior a la de string permitiendo aprovechar más la capacidad fotovoltaica que nos presta nuestras instalaciones.

En zonas en las que los días suelen ser en su mayoría nublados o con periodos de lluvias como pueden ocurrir en zonas como el norte de España, se puede observar que es también la tecnología a nivel de módulo aquella que muestra una mayor eficiencia debido a su estabilidad en la producción y la tecnología Burst mode, capaz de aprovechar la radiación residual y marcar la diferencia en estos días de baja radiación.

Por último, aunque no siempre tiene porque ser de esta manera, en días soleados es la tecnología string la que adelanta a la MLPE y se anota un tanto demostrando que aunque en otros momentos la tecnología a nivel de módulo ha sido superior, no tiene por qué serlo siempre.

Y tú, a partir de ahora ¿Tendrás más en cuenta el tipo de tecnología a emplear en tu instalación según las condiciones y ubicación?