Con la llegada de los módulos fotovoltaicos bifaciales al mercado, muchos usuarios cuestionan su compatibilidad con inversores, microinversores y optimizadores de potencia. En primer lugar, ¿qué es un optimizador de potencia? Si has llegado a este artículo y aún no estás familiarizado con el tema, te recomiendo leer dos artículos:
- PVSyst: sistemas fotovoltaicos con optimizadores de energía
- MLPE y optimizadores de potencia para módulos fotovoltaicos.
Optimizador de energía
El optimizador de energía es un pequeño dispositivo conectado a la salida del módulo fotovoltaico. Por sus dimensiones, y también por su practicidad, el optimizador se aloja físicamente detrás del módulo, fijado a la estructura de fijación o al marco del propio módulo.
La función del optimizador, como su nombre indica, es optimizar la generación de energía del módulo fotovoltaico. Esto se realiza mediante la individualización del MPPT (seguimiento del punto de máxima potencia) de cada uno de los módulos que componen el sistema fotovoltaico.
De este modo, los módulos están desacoplados y hacen que el sistema fotovoltaico sea prácticamente inmune a las sombras. Todavía hay otras ventajas. Incluso en situaciones sin sombreado, los optimizadores reducen el llamado “desajuste de potencia”, que es la discrepancia entre las potencias de los módulos conectados en serie.
Normalmente, la ganancia obtenida al reducir el desajuste es de alrededor del 2%. Parece poco, pero a lo largo de la vida útil del sistema fotovoltaico esto puede representar una gran cantidad de energía.
Además del problema de las sombras y el desajuste de potencia, el uso de optimizadores ofrece otra ventaja: permiten formar cadenas de módulos instalados en diferentes posiciones, sujetos a distinta radiación solar y a condiciones de funcionamiento muy diversas.
Esto sería imposible con los inversores tradicionales. En tejados complejos o instalaciones urbanas con mucha sombra de objetos cercanos, el optimizador es una buena opción para el diseño de sistemas solares fotovoltaicos.
¿Y qué podemos decir de los módulos fotovoltaicos bifaciales? Como su nombre indica, son módulos con dos caras. Los módulos fotovoltaicos bifaciales captan la luz a través de las superficies frontal y posterior, y pueden tener mayor potencia y generación que los módulos convencionales, dependiendo de la cantidad de luz reflejada en el sitio.
Los paneles solares bifaciales son especialmente útiles en plantas de energía solar, donde el módulo se coloca a cierta distancia del suelo, lo que permite que la superficie trasera capture gran cantidad de luz reflejada por este. En tejados, los módulos bifaciales pueden mejorar el rendimiento en instalaciones con tejas metálicas o, especialmente, en estructuras inclinadas sobre losas.
Las siguientes tablas muestran las características eléctricas de los módulos bifaciales del fabricante Risen Energy, con potencias pico nominales de 435 W a 455 W. Cada módulo fotovoltaico se especifica en condiciones de temperatura y temperatura (STC) (25 °C y 1000 W/m²). Los paneles solares tradicionales siempre tendrán un rendimiento igual o inferior al que se muestra en la tabla STC de la hoja de datos.
Los módulos fotovoltaicos bifaciales, gracias a la captación adicional de luz reflejada por el suelo, pueden presentar una "ganancia de bifacialidad", según la cual la potencia, la corriente y la tensión de funcionamiento serán superiores a las especificadas en la tabla de características del STC. Esto significa que un módulo con una potencia nominal de 450 W puede, en la práctica, funcionar como un módulo de 585 W si consideramos una ganancia de bifacialidad del 30 %, como se muestra en la siguiente tabla.
Tablas de características eléctricas de los módulos Risen RSM144-7-435BMDG-455BMDG
La cuestión de la compatibilidad
Con la ganancia de bifacialidad se aumentan las características eléctricas de los módulos fotovoltaicos, como comentábamos anteriormente. Esto requiere especial cuidado al especificar otros componentes de los sistemas fotovoltaicos, incluidos los optimizadores de energía.
SolarEdge, el fabricante líder de optimizadores de energía, publicó la nota técnica “Nota de aplicación: compatibilidad de módulos bifaciales con optimizadores de energía SolarEdge” en enero de 2020, que describe el método correcto para seleccionar optimizadores de energía para usar con módulos bifaciales.
La selección correcta del optimizador depende de las características eléctricas de un módulo determinado. Al diseñar un sistema solar con módulos bifaciales, resulta difícil estimar la ganancia de generación agregada por la parte posterior de los módulos, especialmente debido a la naturaleza no uniforme de la irradiancia reflejada desde el suelo.
La ganancia de luz reflejada se ve muy influenciada por diversas condiciones, como la ubicación geográfica, la temperatura, la inclinación de los módulos, la superficie detrás de estos, etc. Para ofrecer flexibilidad de diseño y compatibilidad con una amplia gama de módulos, los optimizadores de energía SolarEdge incluyen una función capaz de gestionar el amplio rango de corriente y potencia esperado de un módulo bifacial, incluso en casos extremos como los mencionados anteriormente.
Al utilizar módulos bifaciales, SolarEdge permite seleccionar optimizadores que soporten la máxima potencia, corriente y voltaje de los módulos, considerando los valores eléctricos frontales (en STC) informados en la ficha técnica de los módulos.
Es importante señalar que la garantía del optimizador puede quedar anulada si la potencia, voltaje o corriente del módulo seleccionado en STC (sin considerar la ganancia de bifacialidad) está por encima de las especificaciones de los optimizadores seleccionados.
Al diseñar un sistema (manualmente o utilizando una herramienta de dimensionamiento) es importante siempre hacer compatibles las características del optimizador con las características de salida del módulo fotovoltaico en STC declaradas en la ficha técnica del módulo, sin considerar la ganancia de potencia causada por la naturaleza del módulo bifacial. .
En otras palabras, debe diseñar el sistema como siempre lo ha hecho, aunque el módulo pueda superar la potencia, la corriente o el voltaje nominales debido a la captación de luz reflejada. Los optimizadores estarán preparados para gestionar la ganancia de la bifacialidad siempre que la selección del optimizador se realice según esta directriz básica.
Ejemplo de tamaño
Especificaciones del módulo bifacial
- Potencia en STC (con 0% de ganancia bifacial): 400 W;
- Potencia en STC (con 30% bifacial): 520 W;
- Tensión de circuito abierto en STC: 49,7 V;
- Corriente de cortocircuito en STC: 10,22A;
- Coeficiente térmico actual: 0,03 [%/°C];
- Coeficiente térmico de tensión VOC: -0,27 [%/°C].
Optimizador a seleccionar (considerando dos módulos en serie)
- Modelo (familia): P850-4xxxxxx, número de serie SJ5019A-xxxxxxxx;
- Potencia máxima = 850 W (más de 2 x 400 W = 800 W);
- Voltaje de entrada máximo = 125 VCC (mayor que 2 x 49,7 V = 99,4 V);
- Corriente de entrada máxima = 12,5 ACC (mayor que 10,22 A).
Inversor seleccionado
- Potencia de salida (CA): 25 kW.
Consideraciones de diseño
- Potencia máxima de la cadena: 15,75 kW (para una red de 230 V a 400 V);
- Potencia máxima de entrada (DC) del inversor en STC (135% sobredimensionado): 33,75 kW;
- Número máximo de módulos en la cadena: 15,75 kW / 400 W = 39 (20 optimizadores de potencia);
- Número máximo de módulos conectados al inversor: 33,750 kW / 400 W = 84 (42 optimizadores de potencia).
Nota: El ejemplo anterior se extrajo del documento «Nota de aplicación: Compatibilidad de módulos bifaciales con optimizadores de energía SolarEdge». Consulte con su proveedor local para verificar la disponibilidad en Brasil de los modelos mencionados en el ejemplo y la compatibilidad con otros modelos.
Conclusión
La ganancia de potencia que proporcionan los módulos bifaciales suele alcanzar el 30 % sobre su potencia nominal. Al dimensionar un proyecto de módulos bifaciales con optimizadores de potencia, es importante asegurarse inicialmente de que las características del optimizador coincidan con las del módulo fotovoltaico en STC, según lo indicado en el catálogo (sin considerar la ganancia de bifacialidad).
Esta regla básica garantiza la integridad del proyecto y evita la pérdida de la garantía del optimizador. Siguiendo esta regla básica, como se muestra en el caso práctico de ejemplo, el optimizador se dimensiona con una ligera holgura de potencia. Lo mismo ocurre con la potencia total del inversor, que en este ejemplo se dimensionó un 35 % por encima de la potencia nominal de los módulos en STC.
Respuestas de 3
¡Buen día! No entiendo una pregunta: Si el inversor seleccionado era de 25 kW, y en su entrada un 35% por encima de su capacidad (que es la de los módulos), entonces no tiene hueco de potencia, como decía... ¿Podrías aclararme? Gracias.
Cuando hablamos de módulos bifaciales creo que es importante dejar muy claro que son una tecnología diseñada específicamente para plantas de suelo. Como se sugiere en el artículo, incluso se podrían utilizar sobre forjados o cubiertas metálicas que tengan corrección de inclinación, pero conociendo la realidad de las instalaciones en nuestro país, corregir la inclinación en cubiertas, en la gran mayoría de los casos, no tiene mucho sentido.
¿Módulos con diferentes características de potencia?
Con optimizadores.