La tecnología solar fotovoltaica (FV) está madurando a velocidad de vértigo, desarrollando cada día productos con más y mejores prestaciones, soluciones cada vez más competitivas, lo cual es tan positivo para el cliente final como exigente para las empresas del sector. Porque la carrera de la FV –abocada a reducir costes de manera drástica– está creando problemas financieros y de viabilidad en algunas empresas, en las que el balance entre costes de instalación (CapEx) vs costes de explotación (OpEx) ha generado tensiones. Tensiones por las que han llegado incluso a sacrificar en ocasiones la calidad de las instalaciones en un inicio, a sabiendas de que en los años posteriores será necesario incrementar la inversión para mantener un nivel determinado de performance ratio (PR) y por tanto un nivel adecuado de ROI (return on investment).
La geografía de las plantas solares es en ocasiones muy compleja y dificulta aún más todos los trabajos a realizar de ingeniería y operación. Actividades como el zanjado para los cables, el alquiler de maquinaria, la contratación de personal cualificado o el material necesario son factores a tener en cuenta. Las sobretensiones -explican en Weidmüller- son causadas principalmente por:
• Rayos debidos a descargas atmosféricas (un rayo consiste en una descarga principal y otra descarga desplazada a posteriori)
• Transitorios debido a conexiones/desconexiones de los circuitos de la red eléctrica (con cambios muy rápidos de corriente de valores muy elevados a 0 (di/dt))
• Descargas electroestáticas
• Disparo de protecciones
Los sistemas fotovoltaicos están instalados en sitios expuestos
La probabilidad de impacto de rayos y el resultado de aparición de sobretensiones es por tanto elevado. Con el objetivo de garantizar la máxima disponibilidad de los sistemas fotovoltaicos, estos necesitan disponer de una protección contra los daños que puedan causar dichas sobretensiones. La protección de los sistemas es la única forma de prevenir la falta de producción en los sistemas fotovoltaicos y el consecuente impacto existente en la generación e inyección a la red eléctrica. Pues bien, especialmente diseñados para los sistemas fotovoltaicos, Weidmüller lanza ahora su nuevo rango de protectores contra sobretensiones Varitector PU PV (VPU PV) para aplicaciones de 1000 V DC y para 1500 V DC.
La familia de productos VPU PV –explican desde la empresa– ha sido especialmente diseñada para su instalación en las Combiner Boxes (o cajas de string) disponiendo de modelos con clase de protección tipo 1 y tipo 2. Los protectores de sobretensiones están certificados en laboratorios acreditados internacionalmente según las últimas normativas EN/IEC y, adicionalmente, cumplen con la normativa UL para su aplicación a nivel global.
El nuevo rango de protectores de sobretensiones VPU PV tiene una protección máxima contra corriente de cortocircuito de 11kA, lo cual lo hace muy recomendable para proteger sistemas con una gran cantidad de strings fotovoltaicos. Con esto se elimina la necesidad de instalar elementos adicionales al protector para garantizar la protección contra sobretensiones como fusibles u otros elementos parecidos recomendados en las normativas internacionales. La familia de productos VPU PV ha sido diseñada para conseguir la máxima compactación en el cuadro eléctrico. Weidmüller les ha dotado además de cartuchos enchufables que pueden ser colocados fácilmente sin el uso de ninguna herramienta específica.
Además, la gama de protectores ha sido especialmente diseñada para que pueda ser instalada incluso en alturas de hasta 4.000 metros sobre el nivel del mar. Algunos de los parques solares de hoy en día, con el objetivo de aprovechar al máximo el recurso solar, se están diseñando y construyendo en zonas geográficas de elevada altura y de difícil acceso. Es por eso fundamental garantizar la robustez y la fiabilidad del protector de sobretensiones que se instale, pues cualquier avería y/o substitución puede implicar un sobrecoste importante.
Claves para elegir
A diferencia de un sistema de AC, un sistema fotovoltaico representa una fuente de generación de energía en DC con una serie de características específicas. Estas deben ser tomadas en cuenta a la hora de diseñar y elegir el modelo específico del protector de sobretensiones (SPD) a utilizar. Cuando se utiliza un SPD en un sistema fotovoltaico, es importante prever la dimensión geográfica y la escala del sistema. En primer lugar, se realiza una distinción entre aplicaciones en edificios (conocida también con el nombre de rooftop instalations) y aplicaciones realizadas en grandes superficies abiertas (large-scale systems).
Debido a la menor longitud de cableado, las instalaciones en edificios suelen requerir solo una protección en el lado DC del inversor solar. Para las instalaciones en parques solares, las protecciones deben instalarse tanto en las combiner boxes para proteger los módulos fotovoltaicos, como en la entrada DC del inversor solar para su propia protección. Cuando la longitud entre el generador fotovoltaico (los módulos fotovoltaicos) y el inversor, excede una distancia de 10 metros, es obligatorio instalar un SPD tanto cerca del generador fotovoltaico como del inversor.
La selección de la clase de protección del SPD (tipo I o tipo II) depende de si el sistema dispone o no de un pararrayos. Se elige un SPD tipo II si se cumple una distancia de aislamiento hasta el pararrayos (típicamente entre 70 centímetros y 1 metro). Si la distancia no se cumple, el SPD a utilizar debe ser de tipo I. Para sistemas fotovoltaicos que no disponen de pararrayos, el SPD a utilizar ha de ser de tipo II. Para la protección de sistemas AC (por ejemplo, la salida del inversor solar y para la conexión a la red principal de AC) se debe utilizar típicamente un SPD de tipo II. Si la aplicación se realiza en un edificio con un pararrayos conectado en el punto de conexión a red, el SPD a utilizar debe ser de tipo I.
Weidmüller integra lo que se conoce como una conexión en Y en el protector de sobretensiones
Esto consiste en 3 varistores. El beneficio es que, en caso de fallo de aislamiento, siempre quedan dos varistores en serie que previenen una sobrecarga del SPD y aseguran por tanto la seguridad del mismo. “Todos estos detalles –apuntan desde la dirección técnica de la empresa– hacen de la nueva gama de protectores contra sobretensiones la solución perfecta para utilizar en cualquier sistema fotovoltaico”. Weidmüller, como especialista en el diseño y comercialización de productos y soluciones para las instalaciones solares fotovoltaicas, ha superado la cifra de los doce gigavatios (12 GW) de potencia instalada en todo el mundo, desde que inició su actividad en este sector en 2007.
“La experiencia acumulada durante todos estos años y la búsqueda constante de soluciones para nuestros clientes –explican desde la empresa– han permitido posicionar a Weidmüller actualmente como uno de los principales partners en la selección y utilización de soluciones para sistemas fotovoltaicos, especialmente en parques solares”.
