Los sistemas fotovoltaicos pueden tener dos tipos de diodo: diodo de derivación y el diodo de bloqueo. Aunque ambos son el mismo dispositivo, cumplen funciones muy diferentes. Los dos diodos solucionan problemas comunes en casi todo tipo de instalación.
El diodo de derivación (también conocido como diodo de paso) tiene como objetivo prevenir la formación de hotspots (puntos calientes) en módulos fotovoltaicos, mientras que el diodo de bloqueo tiene como objetivo evitar la corriente inversa en instrumentos de cuerda conectados en paralelo.
El diodo de derivación y el problema del punto de acceso
módulos fotovoltaicos Están compuestos básicamente por células conectadas en serie. Estos módulos también están conectados en serie para formar cadenas.
Por tanto, tenemos cientos de células conectadas en serie en una cadena. Esto significa que, independientemente de la situación de sombra, la corriente que fluye a través de las células es la misma en todo momento.
Sin embargo, cuando sólo una parte de las celdas de la cadena están sombreadas, el nivel de corriente de cortocircuito de esas celdas sombreadas disminuye. Cualquier corriente que pase a través de una celda por encima de su corriente de cortocircuito provoca que la celda se sobrecaliente. Este sobrecalentamiento localizado (Hotspot) puede dañar permanentemente la célula.
Para evitar la formación de estos puntos calientes, que dañan la celda y comprometen permanentemente el rendimiento del sistema, se añaden diodos de derivación a los módulos durante el proceso de fabricación.
Suele haber tres o cuatro por módulo. Cada diodo de derivación está en paralelo con un cierto número de celdas. Por ejemplo, en los módulos de 72 celdas hay un diodo de derivación para cada grupo de 24 celdas.
En condiciones normales, la corriente de cadena del sistema solar fotovoltaico fluye a través de todo el módulo, pasando por todas las células y sin ningún diodo de derivación.
Si un pequeño número de celdas sufren sombreado y una corriente mayor a la que soporta la celda intenta fluir, el diodo de bypass en paralelo a ese submódulo donde ocurrió el sombreado se activa, y la corriente comienza a pasar a través de él en lugar de pasar. a través del submódulo.
Sin embargo, todavía fluye a través de los otros submódulos, lo que permite que 2/3 del módulo original (en este ejemplo) continúen funcionando y generando energía normalmente.
Es importante resaltar que en casos de sombreado muy localizado, como se muestra en la Figura 1, donde solo un pequeño número de celdas están sombreados, es posible que el diodo de derivación no entre en vigor.
Como vemos en la Figura 1, el diodo de bypass no actuó y una celda se sobrecalentó, detectado mediante termografía (imagen térmica tomada con una cámara de luz infrarroja).
En la mayoría de situaciones reales, el sombreado localizado es raro o momentáneo, ya que la sombra se mueve con el tiempo. Las situaciones de puntos críticos agresivos son más comunes en casos de suciedad o defectos celulares.
El diodo de bloqueo y el problema de la corriente inversa.
La corriente inversa es aquella que fluye en sentido contrario al suministro de energía del módulo fotovoltaico. Al ser sometido a corriente inversa, el módulo solar deja de ser generador y pasa a ser receptor de energía. Aunque es poco común, este efecto puede ocurrir en sistemas con muchas cadenas conectadas en paralelo.
Cuando tenemos un arreglo con cuerdas en paralelo y una de las cuerdas sufre un fuerte sombreado o tiene algún defecto, las otras cuerdas pueden ver la cuerda sombreada como una carga e inyectar su corriente en sentido inverso a través de ella. Esta corriente inversa dañará permanentemente el módulo fotovoltaico si excede el valor máximo especificado en el catálogo.
Para evitar que los módulos se dañen, se podrían conectar diodos de bloqueo, como se muestra en la Figura 5. Estos diodos tienen como objetivo garantizar que la corriente solo fluya en la dirección correcta, y nunca en sentido inverso en los módulos.
Es importante que el lector comprenda el funcionamiento y la función del diodo de bloqueo. Para las personas que están empezando a aprender sobre sistemas fotovoltaicos, es común la confusión entre el diodo de bloqueo y el diodo de derivación. Son diodos con funciones completamente diferentes.
Mientras que el diodo de derivación protege el módulo contra puntos calientes durante su funcionamiento normal (es decir, cuando el módulo está suministrando energía), el diodo de bloqueo se agrega externamente al módulo, con la función de protegerlo contra corriente inversa.
Aunque puede ser una solución eficaz contra la corriente inversa, la presencia de un diodo de bloqueo encarece y complica las instalaciones fotovoltaicas.
Además, debido a la caída de tensión a través del diodo, estos dispositivos provocan pérdidas de conducción que acompañan al sistema fotovoltaico durante todo su tiempo de funcionamiento.
En resumen, el diodo de bloqueo reduce la eficiencia general del sistema fotovoltaico y se debe evitar su uso. En los sistemas fotovoltaicos modernos, los diodos de bloqueo han sido sustituidos por fusibles.
Las stringbox de los sistemas fotovoltaicos están equipadas con fusibles conectados en serie con cada string. En lugar de un diodo que bloquea la corriente, hay un fusible que puede quemarse si se produce una corriente inversa.
Esta solución es más económica y presenta menos pérdidas, con el único inconveniente de tener que sustituir el fusible cuando se produce una situación de inversión.
Afortunadamente, estas situaciones son raras y sólo ocurren en situaciones anormales. Para dimensionar el fusible contra corriente inversa, el diseñador debe prestar atención a la ficha técnica del módulo fotovoltaico.
Es posible conocer la corriente inversa máxima soportada o el valor máximo del fusible que se debe utilizar. Como ejemplo, tenemos la familia monocristalina de 360 Wp a 385 Wp de BYD (M6K-36-SERIES-5BB), donde la corriente de cortocircuito varía de 9,73 A a 9,86 A. Y el valor máximo de corriente nominal del fusible es de 15 A.
Referencias
- [1] MELO, KB ; MOREIRA, HS ; MOREIRA, AVS; WALLIN, F.; VILLALVA, MG Influencia del Backtracking en Centrales Fotovoltaicas de Seguimiento Solar para Generación y Protección. En: 11.ª Conferencia Internacional sobre Energía Aplicada, 2019, Västerås. 11a Conferencia Internacional sobre Energía Aplicada, 2019
- [2] MOREIRA, Rendimiento AVS del método Perturbar y observar con agrupación de puntos y pasos adaptativos en un módulo fotovoltaico con diodo de paso inteligente frente a sombreado parcial. Trabajo de Fin de Máster, UFRN, Natal, 2019
- [3] BYD. MONOCRISTALINO M6K-36-SERIE-5BB. Versión 1.0.2019. http://www.byd.ind.br/wp-content/uploads/2020/03/M6K_36_SERIE_5BB_pnl_solar_byd_01_0203202.pdf. Consultado el 28/08/2020.
Una respuesta
Señores estoy estudiando paneles solares y generación solar, pero me encontré con la situación de que los medidores de energía de algunas empresas pueden detectar que el cliente está generando energía y además cobrar por lo que está generando, por ejemplo está produciendo 2000w, y la casa consumiendo 1000w, teóricamente está inyectando 1000w a la red pero el medidor lo calculará como un consumo de 1000w, doble pérdida, ¿el diodo podría solucionar este problema de no inyectar a la red? ¿Cómo solucionar este caso para no inyectar nada? Otra pregunta que no entiendo es que parece romper la onda en media onda, no entiendo, ¿cómo solucionar este caso?