Compatibilidad de microinversores con módulos superiores a 500 W

Informe publicado en Revista Canal Solar – Vol. 1, Núm. 1, Diciembre/2020

El objetivo de este artículo es dar respuesta a una pregunta que ha surgido recientemente en el mercado: “Con la llegada de módulos cada vez más potentes, ¿qué pasa con los microinversores?”

Un tema similar fue explorado en el artículo “Compatibilidad entre módulos bifaciales y optimizadores de energía solar“, que trata de la compatibilidad entre módulos bifaciales y optimizadores de energía.

Los módulos bifaciales son más potentes debido a la ganancia de bifacialidad. Hacer compatibles módulos cada vez más potentes, ya sea por el número y tamaño de las celdas o por ser bifaciales, es un reto para el que la industria inversora tendrá que prepararse.

Los microinversores comenzaron a popularizarse en Brasil alrededor de 2014, cuando Ecori introdujo los inversores de la marca APSystems en Brasil. Antes de eso, los pocos microinversores disponibles en el país fueron traídos por gente curiosa, importados de manera no oficial y utilizados en un pequeño número de proyectos.

Más recientemente, aparecieron en el país los microinversores del fabricante chino Hoymiles, que rápidamente ganaron cuota de mercado y también se hicieron populares entre los consumidores. Después de todo, ¿qué tienen de especial los microinversores?

Su facilidad de instalación es sin duda una de las mayores diferencias respecto a los inversores de pared convencionales.

También podemos destacar otros aspectos como la seguridad de las instalaciones, por la no utilización de altas tensiones, con un reducido riesgo de incendio, y la facilidad de uso en proyectos con módulos en condiciones de operación no homogéneas –esto es más evidente en lugares con mucha sombra o en cubiertas con múltiples pendientes y diferentes ángulos-.

Los microinversores ya no son tan micro. Anteriormente pensados ​​para su uso con un solo módulo fotovoltaico, ahora son comunes los microinversores con dos o cuatro entradas, para conectar hasta cuatro módulos.

A pesar de haber crecido, todavía conservan algunas características en su “ADN”: son planos, tienen dimensiones reducidas y están especialmente desarrollados para su instalación cerca de los módulos, normalmente acomodados debajo de los módulos y sujetos a las estructuras metálicas de fijación.

Los dos microinversores que se muestran en la figura superior reciben cuatro módulos fotovoltaicos en sus entradas. Sin embargo, existe una simple diferencia entre ellos. Los modelos de la familia Hoymiles MI-1X00 cuentan con cuatro entradas y 2 MPPT, mientras que el modelo APSystems QS1 cuenta con cuatro entradas y cuatro MPPT.

La ventaja de un mayor número de MPPT es que permite un seguimiento de energía independiente, individualizado para cada módulo fotovoltaico. Con cuatro entradas MPPT es posible maximizar individualmente la generación de energía de cada uno de los módulos, reduciendo el llamado power dismatch, que es una pérdida de energía que ocurre cuando los módulos se conectan en serie y no tienen seguimiento de su punto de máxima potencia. individualmente.

Pero volvamos a nuestro tema: los módulos fotovoltaicos están creciendo. Los módulos con más de 500 W de potencia pico nominal (sin ganancia de bifacialidad) ya son una realidad. Aunque no llegaron a Brasil, ya se anunciaron en el exterior módulos con potencias cercanas a los 800 W.

Esto requiere que se reajusten los parámetros del microinversor, especialmente el voltaje y la corriente máximos permitidos. En este artículo consideraremos los módulos Risen RS500-150-8M de 500W que ya están disponibles en Brasil.

Cómo hacer compatibles módulos e inversores

La regla de oro para la compatibilidad entre módulos e inversores es respetar siempre los números que aparecen en las hojas técnicas. Normalmente, los microinversores se especifican en relación a su potencia nominal, su tensión máxima permitida y la corriente máxima de cortocircuito del módulo a conectar.

Respetando estos tres números, no hay ningún error. Se puede pensar en utilizar un determinado módulo cuya potencia máxima sea ligeramente superior a la potencia nominal del inversor; y esto es absolutamente normal, como sabemos, ya que en proyectos fotovoltaicos la potencia del inversor es generalmente entre un 10% y un 20% inferior a la del inversor. la potencia máxima de los módulos.

A pesar de tener mayor potencia, la corriente de cortocircuito y el voltaje de circuito abierto del módulo no pueden violar las especificaciones del inversor. A continuación analizaremos algunos casos de dimensionamiento de módulos de alta potencia con microinversores disponibles en el mercado brasileño.

Ejemplo 1: APSystems con cuatro módulos de 500 W

En este ejemplo haremos compatibles cuatro módulos fotovoltaicos de 500 W con un microinversor de cuatro entradas y 4 MPPT de APSystems. Especificaciones del proyecto:

• 1 microinversor QS1A (1,5 kW);
• 4 módulos RSM150-8-500M (500 Wp).

El resultado de la simulación PVSyst, con el proyecto ubicado en la ciudad de Campinas (SP), indica una generación de 3269 kWh/año. La siguiente figura muestra, en el lado izquierdo, las características de entrada eléctrica del microinversor y del módulo fotovoltaico. Del lado derecho vemos el resultado del dimensionamiento del proyecto en PVSyst.

El gráfico verde, en la parte inferior, revela la ocurrencia de limitaciones de generación para potencias operativas a partir de aproximadamente 1,6 kW. La limitación de generación, provocada por el recorte de potencia del microinversor, se debe al factor de 1,33 que se encuentra en la relación entre la potencia del módulo (en STC) y la potencia nominal del microinversor.

Es decir, la potencia del módulo está un 33% por encima de la potencia del microinversor. Normalmente esto no supone un problema en los proyectos, siempre que los componentes sean correctamente compatibles y la generación de energía sea satisfactoria, de acuerdo con las expectativas del diseñador.

La ficha técnica del fabricante APSystems especifica que el modelo QS1A está preparado para funcionar con módulos fotovoltaicos desde 250 Wp hasta 525 Wp. Si el recorte (o limitación de potencia) no es un problema para el diseñador, es decir, si la generación de energía es satisfactoria con la combinación módulo-microinversor elegida, el proyecto puede continuar con normalidad.

Las hojas de datos del módulo QS1A y del microinversor muestran que los dos componentes son técnicamente compatibles. La corriente máxima admitida por el QS1A es de 13,3 A en cada entrada, mientras que la corriente máxima (de cortocircuito) del módulo fotovoltaico es de 12,46 A.

Conclusión: es posible utilizar el módulo RS150-8-500M con el microinversor QS1A sin preocupaciones. Nota: para realizar este estudio en PVSyst fue necesario importar el archivo .OND con las definiciones del microinversor QS1A, ya que este modelo aún no figuraba en la versión 7.0.11 de PVSyst (revisión 17793, actualizada el 15/09). Este archivo fue amablemente proporcionado por Ecori.

Ejemplo 2: Hoymiles con cuatro módulos de 500 W

En este ejemplo intentamos hacer compatibles cuatro módulos fotovoltaicos de 500 W con un microinversor de cuatro entradas y dos MPPT Hoymiles. Especificaciones del proyecto:

• 1 microinversor MI-1500 (1,5 kW);
• 4 módulos RSM150-8-500M (500 Wp).

El resultado de la simulación PVSyst, con el proyecto ubicado en la ciudad de Campinas-SP, indica una generación de 3255 kWh/año, inferior a la obtenida en el caso anterior – lo que probablemente se explica por el menor número de MPPT de este equipo en relación con el anterior.

La siguiente figura muestra, en el lado izquierdo, las características de entrada eléctrica del microinversor y del módulo fotovoltaico. Del lado derecho vemos el resultado del dimensionamiento del proyecto en PVSyst.

Nuevamente, como en el caso anterior, existe una limitación de generación provocada por el recorte de potencia del inversor. Aquí también encontramos el factor de 1,33 en la relación entre la potencia del módulo (en STC) y la potencia nominal del microinversor.

Es decir, la potencia del módulo está un 33% por encima de la potencia del microinversor. Como se ha dicho anteriormente, esto no supone un problema en los proyectos siempre que los componentes sean correctamente compatibles y la generación de energía sea satisfactoria, de acuerdo con las expectativas del diseñador.

La simulación se desarrolla normalmente con esta configuración, pero llama la atención un detalle: la corriente máxima que soporta el inversor es de 11,5 A en su entrada, mientras que la corriente de cortocircuito y la corriente de potencia máxima del módulo son, respectivamente, 12,46 A y 11,68. R. En otras palabras, las corrientes del módulo son superiores a la corriente máxima especificada para el microinversor.

Técnicamente esta combinación módulo-microinversor puede funcionar, ya que la corriente del microinversor está limitada electrónicamente durante su funcionamiento, pero se debe consultar al fabricante del microinversor sobre la posibilidad de utilizar la potencia de este módulo, ya que violar el límite de corriente especificado en el catálogo puede provocar la pérdida. de la garantía del producto.

O Canal Energía solar Consultó a Hoymiles y obtuvo el siguiente puesto.

“El microinversor MI-1500 acepta módulos de hasta 506,25 W sin perder la garantía, la cual puede extenderse hasta 25 años por un costo adicional. Con potencias superiores a 506,25 W la garantía no es ampliable. La tensión en circuito abierto de los módulos, en ningún caso, podrá superar la tensión máxima permitida del microinversor, que es de 60 V. En ningún caso la potencia del módulo podrá superar el 135% de la potencia nominal del microinversor. En cuanto a la corriente, el límite de 11,5 A que se encuentra en la hoja de datos no es un problema. El microinversor, incluso sobrecargado con un módulo de 500 W, no alcanzará la corriente máxima del módulo, por lo que el equipo funcionará sin problemas con el límite de 11,5 A que se encuentra en la ficha técnica”.

Conclusiones

Los módulos fotovoltaicos están creciendo y los microinversores deben seguir el ritmo de esta evolución. Se analizaron dos modelos de microinversores presentes en el mercado brasileño. Los dos dispositivos están especificados para funcionar con módulos de un máximo de 525 W y 506,25 W.

Los módulos muy por encima de 500 W requerirán microinversores con especificaciones ampliadas. Siempre se deben analizar las especificaciones de los microinversores y módulos para verificar su compatibilidad. En el primer caso analizado se constató que la combinación de módulo de 500 W y microinversor funciona sin restricciones.

La hoja de datos QS1A señala que la corriente máxima del módulo Risen RS150-8-500M es compatible con él, lo que indica que la operación puede ocurrir de manera segura y sin el riesgo de anular la garantía. En resumen, el microinversor QS1A acepta un módulo de 500W.

En el segundo caso estudiado, se encontró que técnicamente el microinversor MI-1500 es apto para trabajar con el módulo RS150-8-500M, pero fue necesario consultar al fabricante. La ficha técnica del equipo indica que el límite de corriente es inferior a la corriente de funcionamiento (en STC) del módulo fotovoltaico elegido.

Sin embargo, el fabricante afirmó que su producto admite módulos de hasta 506,25 W sin anular la garantía. En ambos casos analizados, la potencia de los módulos es un 33 % superior a la del microinversor. Para mejorar el rendimiento del proyecto fotovoltaico, se recomienda el uso de microinversores de mayor potencia.

Sin embargo, como ya se ha dicho, si la combinación módulo-inversor cumple con las expectativas de generación del diseñador del sistema fotovoltaico, la limitación de potencia impuesta por el clipping del inversor no supone un problema técnico.