Inversores trifásicos de última generación para redes de 220 V o 380 V

La GD (generación distribuida) se ha popularizado en el mercado nacional y corresponde a la generación de energía a partir de generadores cercanos al centro de consumo, descentralizados y de baja potencia.

En los últimos años, GD se ha ido fortaleciendo principalmente a través de fuentes solares fotovoltaicas y presenta enormes beneficios para pequeños, medianos y grandes clientes.

En Brasil, la GD se divide entre microgeneradores con potencia de hasta 75 kW y minigeneradores para fuentes no despachobles de hasta 3 MW (límite introducido recientemente por la Ley 14.300). La diferencia en el rango de potencia instalada entre estas clasificaciones refleja su respectiva complejidad.

Las instalaciones de minigeneración requieren estudios de protección más completos y pueden requerir mejoras o refuerzos en la red del concesionario. Por otro lado, la microgeneración es más sencilla y rápida de instalar y evaluar por parte del concesionario.

Con el objetivo de optimizar la producción de consumo en microgeneración, Solís fue uno de los primeros fabricantes en traer al mercado brasileño inversores con potencia nominal de 75 kW.

Los inversores Solis-75kW-5G cuentan con 9 MPPT (Seguimiento del Punto de Máxima Potencia) y 18 entradas y son muy utilizados en proyectos de mediano y gran tamaño, por ejemplo, en la reducción de la facturación energética en industrias.

La línea S5 de Solís vuelve a traer avances tecnológicos al mercado brasileño. Los inversores S5 se encuentran entre los más modernos de la categoría de inversores string y combinan la fiabilidad proporcionada por componentes electrónicos de alta calidad y la seguridad de un diseño innovador.

Dentro de esta nueva línea podemos destacar los inversores S5-GC37,5K y S5-GC37,5K-LV para aplicaciones que requieren flexibilidad y alta productividad – Figura 1. Las principales características de estos dos modelos de inversores se presentan a continuación.

Flexibilidad en el diseño para instalaciones de 220 V y 380 V

Las redes de distribución de energía en Brasil son extensas, complejas, tienen niveles variables de calidad energética y son puestas a disposición por concesionarios en diferentes niveles de tensión.

Pensando en las características de las redes eléctricas brasileñas, se lanzaron inversores con potencia de 37,5 kW en dos versiones: S5-GC37,5k y S5-GC37,5k-LV.

La versión S5-GC37,5k corresponde a equipos para redes de 380 V. La versión S5-GC37,5k-LV fue diseñada para redes de 220 V – Figura 2. Por lo tanto, es importante que el nivel de tensión de la instalación sea compatible con ese. utilizado por el inversor para su correcto funcionamiento.

También cabe destacar que la corriente de salida del inversor S5-GC37,5k-LV (98,4A) es mayor que su versión de 380 V (57 A), debido a la menor tensión de funcionamiento y al mantenimiento de las mismas potencias de salida.

Una de las grandes diferencias que aportan los modelos presentados es la posibilidad de construir un sistema de 75 kW según las necesidades del diseñador.

Ya que esta configuración permite combinar dos inversores de potencia de menor tamaño con el objetivo de alcanzar una potencia total de 75 kW, con un nivel de tensión de 220 V o 380 V, y aportar mayor flexibilidad al proyecto.

Utilizar un conjunto de dos inversores de 37,5 kW en lugar de un único inversor de 75 kW puede resultar ventajoso según la demanda técnica local. Como se mencionó, el nivel de voltaje suministrado al consumidor varía según la región de servicio del concesionario.

Si la tensión del inversor y la de la instalación son diferentes, entonces se deberá ajustar el nivel de tensión mediante un transformador.

Por ejemplo, una instalación con una tensión de alimentación de 220 V donde se instale un inversor con una tensión nominal de 380 V necesitará un transformador de 220 V/380 V, igualando los niveles de funcionamiento. Sin embargo, el uso del transformador puede tener un impacto en la fiabilidad y pérdidas totales de la instalación.

Los transformadores son equipos eficientes y robustos, siendo ampliamente utilizados en aplicaciones del sector energético. Sin embargo, como todo equipamiento eléctrico, presentan pérdidas eléctricas que pueden representar entre el 1% y el 2% de la generación energética local.

Además, estos equipos requieren un mantenimiento periódico y pueden suponer un nuevo punto de fallo en la instalación.

Por tanto, el uso de dos inversores S5-GC37,5k-LV en lugar de un único inversor Solis-75kW-5G con transformador puede presentar puntos positivos y atractivos para el diseñador.

En este caso, hay mayor confiabilidad y redundancia en la generación de energía (dos inversores operando en paralelo), además de una mayor generación de energía, al eliminarse del sistema pérdidas en el transformador.

Los inversores S5-GC37,5k y S5-GC37,5k-LV también son una solución para los consumidores que optan por B. Combinar 3 modelos en paralelo permite formar un sistema con una potencia total de 112,5 kW y un nivel de voltaje de 220 V o 380 V.

Así, incluso superando el límite de 75 kW, el consumidor puede optar por cobrar como Grupo B a la hora de generar energía para consumo local.

Alta capacidad de sobrecarga y compatibilidad con módulos de 600 W+

El mercado fotovoltaico ha evolucionado a un ritmo rápido en lo que respecta a la potencia y eficiencia de los módulos. El desarrollo de nuevos materiales, tecnologías y la demanda del mercado de reducción del LCOE ha dado como resultado el cambio a celdas de 182 mm y 210 mm.

En la práctica, el resultado observado de esta evolución continua son módulos con mayor potencia, eficiencia y corriente de funcionamiento. Por ejemplo, los módulos con celdas de 210 mm superan los 600 W y tienen corrientes de funcionamiento entre 15 A y 18 A – Figura 3.

Si este módulo es bifacial, la corriente será aún mayor debido a la ganancia de bifacialidad en la parte posterior. Estos módulos se aplican habitualmente en instalaciones medianas y grandes.

Para optimizar la generación de sistemas que utilizan módulos con celdas de 182 mm o 210 mm, toda la línea de inversores Solis S5 está diseñada para trabajar con corrientes de hasta 32 A por MPPT – Figura 4. Así, el diseñador puede optar por utilizar dos strings con 16 A por entrada o un solo string con mayor corriente, hasta 32 A.

Los modelos S5-GC37,5k y S5-GC37,5k-LV fueron desarrollados especialmente para satisfacer las demandas del mercado brasileño. Ambos modelos cuentan con 4 MPPT y 8 entradas en total, lo que brinda flexibilidad en la orientación de cadenas y conjuntos fotovoltaicos.

Esto también implica una reducción de las pérdidas por desajuste o desajuste entre cadenas, ya que cada par de cadenas se rastrea de forma individual.

Un mayor número de MPPT combinado con una alta corriente de entrada permite a los inversores trabajar con una sobrecarga (relación CC/CA) superior a la encontrada en el mercado.

Los modelos con potencia de salida de 37,5 kW, 220 V o 380V, permiten una sobrecarga máxima de hasta el 170% o 63,8 kWp de módulos instalados por inversor.

Esto no sería posible sin un sistema de disipación de calor moderno y eficiente. Además, los inversores de la línea S5 están diseñados para funcionar en ambientes cálidos y húmedos gracias a su grado de protección IP66.

Además, el sistema de disipación de calor cuenta con ventilación pasiva (aletas de aluminio) y ventilación forzada (ventiladores controlados eléctricamente), permitiendo un funcionamiento continuo hasta 60°C de temperatura ambiente.

Protecciones integradas y funciones de última generación

La seguridad, la calidad y la confiabilidad son la base para la construcción de todos los inversores Solis. Con estos propósitos en mente, la línea S5 de inversores Solis está equipada con todas las protecciones requeridas por las normas internacionales y nacionales, como IEC 61727 y NBR 16149.

Protecciones como los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) tipo II están integradas en el diseño del lado de CC y del lado de CA del inversor, donde cada MPPT tiene solo dos entradas conectadas en paralelo. Esto da como resultado una configuración más sencilla y segura, además de evitar la necesidad de fusibles en el diseño.

Los inversores también integran seccionadores para paradas de mantenimiento, reubicación de strings o emergencias. La operación y el mantenimiento (O&M) del sistema se facilitan mediante la plataforma de monitoreo SolisCloud. Esta plataforma contiene funciones de gestión de la producción a nivel de planta, inversor o string, así como control de alarmas en la instalación.

Por último, en los inversores S5 también están integradas otras funciones que aún no son obligatorias en Brasil. Este es el caso de las funciones AFCI y SVG nocturnas.

La función AFCI funciona como “seguro” para la instalación fotovoltaica. En funcionamiento normal del sistema fotovoltaico, esta función no estará activada. Sin embargo, si existe la posibilidad de que se produzcan arcos eléctricos en el inversor o en la instalación, esta función será la encargada de detectarlos e interrumpirlos.

Su finalidad es prevenir incendios y descargas eléctricas con potencial daño a la vida humana o destrucción parcial/total de bienes materiales del sistema fotovoltaico o su entorno.

La función SVG nocturna tiene como objetivo compensar dinámicamente la potencia reactiva las 24 horas del día. Esto significa que los inversores pueden consumir o inyectar energía reactiva a la red local. Los inversores con esta función pueden ayudar a controlar el factor de potencia local y evitar multas por reacción excesiva.

Las opiniones e información expresada son responsabilidad exclusiva del autor y no necesariamente representan la posición oficial del autor. Canal solares.