Llamamos derating a las pérdidas de potencia debidas a factores del entorno, ya sea el calor, la tensión o la altura, y que en ciertas circunstancias extremas pueden comprometer e incluso detener la producción de nuestros inversores. Es por ello, que aconsejamos tener en cuenta estos factores de cara al diseño de nuestra instalación.
A continuación procederemos a detallar en que consiste concretamente el derating, cuando se manifiesta y daremos una serie de directrices practicas para evitar su aparición.
La temperatura es un factor de gran importancia y que hay que monitorizar tanto en las instalaciones fotovoltaicas residenciales como industriales. El calor es un adversario de la fotovoltaica, ya que, podemos afirmar sin ninguna duda que todos los componentes que componen una instalación sufren cuando se exceden ciertas temperaturas. En lo referente a los inversores fotovoltaicos, puede desencadenar una limitación de su potencia de salida, lo que derivaría en una considerablemente disminución de su rendimiento.
En este artículo analizaremos los diferentes factores que pueden influir en la temperatura de nuestros equipos, evitando así el temido “Derating”.
Los inversores hacen uso de una limitación de su potencia con la finalidad de salvaguardar sus componentes internos más sensibles a altas temperaturas, como por ejemplo los numerosos semiconductores que lo conforman.
Los inversores fotovoltaicos pueden presentar derating a partir de los 40⁰C, temperatura que en determinadas ubicaciones de España son fáciles de alcanzar, por lo que es una variable que debemos tener muy en cuenta.
Pero ¿Qué causas pueden generar este fenómeno y de que factores depende en nuestras instalaciones?
Por regla general depende de tres factores: temperatura, voltaje de corriente continua y altura de instalación.
Temperatura
El propio inversor produce calor durante el proceso en el cual transforma la potencia de corriente continua en potencia de corriente alterna, a lo que debemos sumar la temperatura de la ubicación donde esté instalado. Generalmente en las fichas técnicas se indican las temperaturas de funcionamiento de los equipos, que oscilan entre los -30 ⁰C y 60⁰C aproximadamente, pero se ha de tener en cuenta que a 60⁰C nuestro equipo puede dejar de funcionar completamente. ¿Qué ocurre hasta que se llega a este valor extremo? El inversor va produciendo menos potencia paulatinamente a la vez que va incrementando su temperatura.
En la gráfica que observaremos a continuación comparamos un equipo del fabricante SMA, el modelo Sunny Tripower 2000TL, con otros inversores de la misma potencia nominal, 20 kW.
Al observar la grafica se puede apreciar la reducción de la potencia generada a partir de los 40⁰C, pero el inversor de SMA mantiene una producción por encima del resto de integrantes de la comparativa hasta los 50⁰C. Esta comparativa se ha hecho a una tensión de 400V cc.
Para anticiparse al derating tenemos que comenzar desde el inicio de la instalación, también debemos tener en cuenta las recomendaciones del fabricante y mantener las distancias mínimas alrededor del inversor para una óptima refrigeración.
Distancias de seguridad que debemos mantener a la hora de instalar un Inversor Fotovoltaico.
Generalmente la inmensa mayoría de los inversores cuentan entre sus características con un grado de protección IP 65 o superior, permitiendo su instalación en el exterior, pero esto conlleva a que sean más susceptibles a presentar estas limitaciones por temperaturas en días con temperaturas más calurosas, incrementándose aún más si reciben la radiación directa del sol. Sin embargo, un punto a favor es su mejora de refrigeración a consecuencia de las corrientes de viento en zonas exteriores.
En el caso de estar instalados en el interior, conviene que estén ubicados en armarios que cuenten con la instalación de rejillas, permitiendo así corrientes de entrada y salida de aire.
La manera en la que el inversor disipa el calor interno es una variable muy importante a la hora de elegir nuestro inversor. Hay fabricantes que optan por la utilización de una ventilación forzada, proveyéndolos de ventiladores internos que facilitan la refrigeración de los disipadores frente al calor. Por otro lado, el resto de fabricantes optan por una ventilación mediante convección, prescindiendo de ventiladores y elementos móviles, ayudándose de las corrientes de aire que circulan por los disipadores.
La principal ventaja de la ventilación forzada es sin duda la mejora de la curva derating de los inversores, por el contrario, esto supone un incremento de los costes de producción repercutiéndose en el coste final del equipo. Otra desventaja a tener en cuenta puede ser el mantenimiento que será necesario a consecuencia del deterioro de los ventiladores.
Altura de la instalación sobre el nivel del mar.
Siendo realistas este factor no afectará a la mayoría de instalaciones presente en territorio español, puesto que deberá tenerse en cuenta a partir de los 2500/3000 metros de altura, presentándose en zonas de alta montaña.
El derating en este caso se presenta a consecuencia de la baja densidad del aire y ante la posibilidad de ionizarse a altos voltajes con mayor facilidad.
Tensión de corriente continua.
Cuando observamos las fichas técnicas de los inversores encontramos varios parámetros que hacen referencia a las tensiones cc de funcionamiento.
Es algo bastante habitual el intentar dimensionar al máximo el campo fotovoltaico, permitiendo alcanzar la mayor potencia pico y consiguiendo optimizar al máximo nuestro inversor fotovoltaico. Es en estos casos cuando debemos prestar especial atención a la tensión que tenemos a la salida de nuestros strings, para un funcionamiento óptimo del inversor es necesario mantener el rango de tensión de operación o MPPT.
En lo referente a la tensión MPPT debemos comprobar las especificaciones que nos facilitan los fabricantes. Observamos la gráfica que aparece en la ficha técnica del STP 20000 TL-30.
Este inversor en concreto tiene una tensión de 320V a 800V, sin embargo, debemos tener en cuenta el comportamiento para tensiones muy próximas a dichos límites, especialmente restrictiva si nos acercamos al límite superior.
RESUMEN
En conclusión ¿Qué debemos tener en cuenta a la hora de intentar reducir estas pérdidas de potencia y mantener nuestro equipo en un nivel óptimo?
Buscar equipos que cuenten con fabricación y componentes de calidad siempre es algo a tener en cuenta.
La transparencia por parte de fabricante y proveedor, facilitando el acceso a curvas de derating y toda la información referente a fichas técnicas y requisitos de instalación.
Debemos escoger una ventilación que se adecue a la ubicación y necesidades de la instalación, evitando si es posible, instalaciones expuestas directamente a la radiación solar.
Prestar especial atención a las recomendaciones de los fabricantes en el dimensionamiento del campo fotovoltaico, de cara al mantenimiento del equipo en unas tensiones cc óptimas.
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