El aumento de la eficiencia de la instalación fotovoltaica residencial, gracias al uso de microinversores. Los sistemas MPLE de última generación
En un sistema solar fotovoltaico, los inversores tienen la función de convertir la electricidad de corriente continua, producida por los paneles solares, en corriente alterna.
Hasta hoy, la gran mayoría de los sistemas solares utilizan inversores convencionales que podemos llamar de configuración para cadenas de paneles solares. En estos sistemas, los paneles solares están conectados en serie para formar una cadena. El panel solar cableado en serie agrega más voltaje a la cadena de la que forma parte. De esta forma, un panel en serie sobre con otro, suma su nivel de voltaje. Creada una cadena, una o más cadenas están conectadas al inversor en conexión paralela para agregar más corriente (más amperios). Por tanto, se desarrolla una matriz de paneles solares en serie y paralelo acorde a las necesidades de la instalación y del propio inversor.
Los inversores convencionales tienen un rango de potencia limitado y los grandes sistemas solares necesitan varios inversores (por ejemplo, instalaciones industriales o huertos solares). Los inversores convencionales han sido durante muchos años la única solución del mercado y su uso en aplicaciones fotovoltaicas ha sido masivo, en todos el mundo. De todos modos, los inversores convencionales presentan algunos inconvenientes.
- El primer gran inconveniente ocurre cuando una parte de los paneles solares está sombreada. Cuando uno o más paneles producen menos energía debido a la sombras o a un problema en el propio panel, la potencia de salida de toda la cadena (en serie) se reduce al nivel del paneles con problemas. Esto, sin duda, reduce drásticamente la potencia de salida de todo el sistema. Además, por descontado, las áreas que se sabe que tienen sombra no se pueden usar para instalar paneles solares, ya que se sabe que automáticamente se reduce la eficiencia de la instalación. En tejados residenciales, por ejemplo, donde el espacio es limitado, esto puede llegar a limitar la instalación hasta un punto no deseable.
- En segundo lugar, para que cada inversor convencional funcione correctamente, cada cadena debe tener el mismo número de paneles solares. Todos deben instalarse en el mismo ángulo y todos los paneles deben ser del mismo tipo. Esto no afecta mucho a un sistema solar grande como en una nave industrial, pero para los sistemas solares residenciales y en donde Solideo es especialista, puede ser todo un desafío cumplir con estos tres criterios y diseñar la configuración más productiva que se ajuste al techo. Si se desea instalar paneles en diferentes lados del techo, orientados en diferentes direcciones, sería necesario un inversor adicional para cada ángulo diferente, lo que sin ninguna duda convierte en una instalación no rentable un sistema pequeño como el de una instalación residencial. Este es otro gran inconveniente.
- También hay un problema de seguridad con los sistemas tradicionales de inversores convencionales. En caso de emergencia que se decida para la electricidad de entrada a la vivienda, la red pública puede apagarse sin problema con el interruptor general, pero no los paneles solares. Los paneles seguirán produciendo electricidad mientras el sol brille. Durante un corte de energía, el inversor impedirá que la electricidad fluya hacia las líneas eléctricas, pero los cables desde el techo hasta el inversor aún estarán bajo alta tensión. De este modo, hay que tener siempre en cuenta que apagar el interruptor general de casa no supone que los paneles solares hagan llegar una cantidad importante de energía hasta su punto de conexión al inversor.
La llegada de los sistemas MLPE
Para resolver los problemas de un sistema inversor convencional, a día de hoy hay dos opciones disponibles en el mercado: los microinversores y los optimizadores de corriente continua.
Los microinversores fueron la primera tecnología de nueva generación en entrar en el mercado de la fotovoltaica. En un sistema con microinversores, la función de un inversor se divide en muchos pequeños inversores. Estos pequeños equipos, con una orientación distribuida y a diferencia de un inversor convencional que tenía una aproximación de instalación centralizada, se instalan detrás de cada panel solar y convierten la electricidad de corriente continua en corriente alterna, justo debajo del panel.
Todos los microinversores pueden conectarse directamente a la red de la vivienda, independientemente de los otros microinversores del sistema. Cuando un panel se sombrea, por ejemplo, en ningún caso afectará al rendimiento de los otros paneles. El voltaje correcto se encuentra a través de una técnica llamada seguimiento de punto de máxima potencia o MPPT. Cuando se aplica el punto de máxima potencia a nivel del panel en lugar de un sistema en su conjunto (como hemos comentado anteriormente, en una matriz de paneles solares serie-paralelo), el rendimiento aumentará drásticamente, aportando una solución mejor al cliente.
La configuración de un sistema con microinversores además es muy flexible. Los paneles solares se pueden instalar en varios ángulos y se pueden agregar diferentes tipos de paneles solares y microinversores al sistema. Esto permite hacer crecer la instalación, poco a poco, si esta es la intención del cliente, además de aprovechar al máximo el tejado. Finalmente, por razones de seguridad, cuando falla la energía, los microinversores se apagan y dejan de suministrar electricidad en su salida.
Los microinversores están ganando popularidad rápidamente, especialmente para los sistemas solares residenciales. Hace unos años su precio no los hacía competitivos en comparación con una instalación de tipo centralizada con inversor convencional. Pero a día de hoy, para instalaciones residenciales, la solución de microinversor ya es competitiva en precio comparado con una instalación convencional, aportando además a nuestros clientes una mejor solución en todos los aspectos. De este modo, la apuesta de Solideo por el microinversor en aplicaciones donde su instalación tiene sentido, es total.
Presentada la solución del microinversor también hablaremos en este artículo de los optimizadores. Este sistema divide el inversor convencional en dos equipos. Un optimizador de potencia y un inversor simplificado. Los optimizadores de energía se encuentran debajo de cada panel convirtiéndolos en módulos fotovoltaicos inteligentes. Al utilizar el seguimiento de nivel panel a panel y los ajustes en tiempo real de corriente y voltaje, el optimizador de potencia maximiza la salida del sistema al punto de trabajo óptimo de cada panel. Cuando uno o más paneles están sombreados en direcciones diferentes de la cara, el rendimiento de cada cadena se optimiza de modo que los paneles de bajo rendimiento no afecten a la salida de los otros paneles en la cadena.
En comparación con el diseño limitado de los sistemas tradicionales de inversores convencionales, los sistemas con optimizadores de potencia son muy flexibles, permiten la conexión de cadenas mucho más largas y se pueden agregar diferentes tipos de paneles solares. Por razones de seguridad, durante un corte de energía los optimizadores reducen la salida de energía de cada panel a un voltaje bajo y seguro.
Los microinversores y los optimizadores de potencia son conocidos como electrónica de potencia de nivel de módulo o MLPE. Otra de las grandes ventajas de las instalaciones con MLPE es que el rendimiento de cada panel se puede monitorear individualmente:
El rendimiento de cada panel se envía a una base de datos y los técnicos autorizados y el propio usuario de la instalación tienen un acceso web y móvil para ver el estado del sistema, componente a componente. Este es un gran beneficio para las actividades de mantenimiento preventivo y correctivo, así como dar una visibilidad total y transparencia a nuestros clientes en cuanto a las garantías de producción a las que Solideo se compromete contractualmente.
En general, los sistemas con MLPE, por tanto, son más eficientes y producirán más energía que un sistema similar con un inversor de cadena tradicional. Hace unos años, las soluciones con MLPE no tenían una implantación masiva debido a un coste mayor, pero a día de hoy, con el mismo precio, puede aportarse al usuario de la instalación una mejor solución con tecnología MLPE, sobre todo con microinversores.