En el dinámico ámbito de la energía solar fotovoltaica, la toma de decisiones óptimas resulta crucial para el éxito de cualquier proyecto. Un aspecto fundamental en el diseño e instalación de sistemas fotovoltaicos es la selección del tipo de inversores a utilizar. Con frecuencia, surge el dilema de optar por un único inversor fotovoltaico de alta potencia o por múltiples inversores de menor potencia para alcanzar la misma capacidad total, lo cual requiere una evaluación detallada.
Para llevar a cabo la evaluación, han de examinarse exhaustivamente las implicaciones que conllevan ambas opciones desde una perspectiva técnica y práctica, así como un análisis de las ventajas y desventajas de las instalaciones.
Consideraciones críticas como la eficiencia, la fiabilidad (tiempo efectivo de la planta) y la escalabilidad del sistema son variables susceptibles de llevar a cabo en el análisis, procurando obtener información sobre como la decisión puede impactar en el rendimiento y la rentabilidad de los proyectos.
A continuación, Orduña plantea un análisis para proporcionar información necesaria a la hora de la toma de decisiones a todos aquellos profesionales que buscan optimizar sus proyectos y maximizar el retorno de la inversión de sus clientes.
A lo largo de este recorrido, se exploran las diferencias entre la instalación de un solo inversor de 100 kW y la de múltiples inversores de menor potencia para alcanzar la misma capacidad total en un sistema fotovoltaico, desde una perspectiva profesional y técnica.
Ventajas y desventajas
Inversor de alta potencia (+100kW)
VENTAJAS
La instalación de un solo inversor fotovoltaico de alta potencia, proporciona ventajas relevantes como las que se exponen a continuación:
Eficiencia de costes: Un solo inversor puede ser más económico que múltiples inversores.
Menos puntos de fallo: Menos componentes para mantener y supervisar.
Simplificación del diseño y la instalación: Menor complejidad en el cableado, protecciones de AC y la integración.
Menor espacio físico requerido: Un solo inversor ocupa menos espacio que varios inversores individuales.
DESVENTAJAS
Por otro lado, las desventajas que proporciona este modelo de instalación fotovoltaica pueden verse reflejadas en:
Rendimiento en condiciones de sombra: Puede sufrir pérdidas significativas si una parte del sistema está sombreada.
Mayor riesgo en caso de fallo: Si el inversor falla, toda la instalación puede verse afectada.
Potencial de sobrecalentamiento: Al operar a altas potencias, un solo inversor puede experimentar problemas de sobrecalentamiento. (Cuando, por potencia fotovoltaica, sobredimensionamos en exceso el inversor).
Ventajas y desventajas
Inversores de menor potencia (-100kW)
VENTAJAS
Para completar el análisis, cabe destacar las ventajas que proporciona la instalación de múltiples inversores con una menor potencia:
Mayor flexibilidad: Posibilidad de optimizar la producción de energía ajustando los inversores a diferentes condiciones de sombra o inclinación.
Mayor confiabilidad: Si un inversor falla, los otros pueden seguir funcionando, incluso repotenciando con strings de inversor fallido mientras se procede a su sustitución.
Mejor rendimiento en condiciones de sombra: Los inversores individuales minimizan las pérdidas de energía causadas por sombras parciales.
Reducción de pérdidas de conversión: Al dividir la carga entre varios inversores, se pueden reducir las pérdidas de conversión y mejorar la eficiencia del sistema.
DESVENTAJAS
A continuación, se exponen las desventajas que puede incluir la instalación de una instalación fotovoltaica con dos o más inversores:
Mayor complejidad:
En diseño, cableado y protecciones AC.
Costo inicial más alto:
Debido a la compra de varios inversores.
Mayor espacio físico requerido:
La instalación de varios inversores individuales puede ocupar más espacio que un solo inversor de alta potencia.
¿Cómo afecta el rendimiento y la eficiencia?
El rendimiento y la eficiencia de un sistema fotovoltaico son aspectos críticos que determinan su rentabilidad a lo largo del tiempo. La elección entre un solo inversor de alta potencia y múltiples inversores de menor potencia puede influir significativamente en estos aspectos.
1. Rendimiento en condiciones de sombra:
Un solo inversor de alta potencia puede ser más susceptible a las pérdidas de rendimiento causadas por sombras parciales. Cuando una parte del sistema está sombreada, todo el sistema puede verse afectado, no solo en los inversores mono MPPT, sino en los multi MPPT con cargas parciales, lo que resulta en una disminución de la producción de energía. En contraste, los múltiples inversores de menor potencia pueden mitigar este problema al minimizar las pérdidas de producción gracias a su capacidad para operar de forma independiente. Por otro lado, es usual disponer de voltaje mínimo de seguimiento MPPT menor en los inversores de menor potencia, por lo que el arranque se produce antes y existe más posibilidad de diseño de strings cortos para minimizar pérdidas posibles por sombreado parcial.
2. Eficiencia de conversión:
Cada fabricante de inversor fotovoltaico y modelo de inversor tiene una curva de funcionamiento única. Al tener datos de la potencia pico a instalar y la cantidad de módulos por orientación, se lleva a cabo el dimensionado de los strings teniendo en cuenta la curva de funcionamiento del equipo. A continuación se muestran diferentes ejemplos para inversores de diferentes potencias:
• Inversor de 50 kW:
Cuenta con una curva de trabajo entre 500 y 800 V, con una tensión óptima de trabajo de 670 Vdc. Con una tensión distinta a la óptima, puede producirse una pérdida del rendimiento del 0.5 % en tensiones altas y hasta el 1.8 % en tensiones inferiores (alrededor de 500V).
• Inversor de 110 kW:
Dispone de curva de trabajo entre 500 y 800 V, con una tensión óptima de trabajo de 585 Vdc. Con una tensión distinta a la óptima, puede producirse una pérdida del rendimiento entre 0.5 % con tensiones superiores y 3 % en tensiones inferiores.
Otro aspecto importante para considerar en la eficiencia de conversión es el derrateo por temperatura del inversor. Aunque las gráficas se basan en la temperatura ambiente, es la temperatura interna de la electrónica la que impacta en el rendimiento del equipo. Por lo tanto, las variaciones de tensión mencionadas anteriormente tendrán un impacto significativo en la temperatura interna del equipo, lo que a su vez repercutirá en la temperatura ambiente cuando los equipos estén instalados en una sala técnica.
• Inversor de 50 kW:
Con una tensión óptima, el equipo puede entregar el 100% de
su potencia activa. En cambio, para tensiones en torno a los 800 Vdc, el equipo
puede reducir su potencia a un 90 % con temperaturas ambiente de 50ºC, mientras
que con Vdc de 670V, con 50ºC la pérdida de potencia máxima resulta
prácticamente insignificante. 
• Inversor de 110 kW:
Con una tensión óptima, el equipo puede entregar el 100% de su potencia activa. En este caso, con tensiones de trabajo dentro de la curva cercana a 500 Vdc y una temperatura ambiente de 50ºC (temperatura al sol muy común en verano), el equipo bajará su rendimiento al 80 %, llegando al 60% a 60ºC.
Consideraciones técnicas:
• Potencia pico total a instalar:
Conociendo la potencia pico total a instalar, puede llevarse a cabo una primera selección de inversores y sus potencias. En este sentido, en función de temperaturas esperadas, deberán diseñarse voltajes medios de trabajo en función de la opción de inversor a considerar.
• Características de la cubierta:
Las características de la cubierta resultan un punto crítico a la hora de llevar a cabo el diseño de una instalación fotovoltaica.
Debe llevarse a cabo una revisión del tamaño total de la cubierta, así como la definición de la orientación (una o varias), sus medidas, sombras y obstáculos.
Con estos datos, pueden realizarse primeras comprobaciones de potencia pico en cada orientación y diseño de string.
• Marca y modelo de inversor fotovoltaico:
En el dimensionado de instalaciones, normalmente se conoce la marca con la que se va a realizar el proyecto, disponiendo, los fabricantes, de una extensa gama de inversores capaces de adaptarse a las potencias nominales que requiera la instalación.
• Marca y modelo del módulo fotovoltaico:
El módulo fotovoltaico es un componente crucial de la instalación, ya que, dependiendo de sus características técnicas, tecnología y condiciones de trabajo, determinará la cantidad de módulos a instalar en cada string. Conociendo sus características técnicas, se lleva a cabo el número de strings por inversor, procurando el trabajo de todos los strings disponibles, minimizando así posibles pérdidas de generación.
Caso de estudio
Potencia nominal de la instalación: 100kW
Cubiertas: Diferentes cubiertas en montaje coplanar
Módulos de la instalación: CS6.1-72TB-600 N-type Bifacial TOPCon
kW
- Producción anual media de 1490kWh/kWp/año y performance ratio de 88,48%.
- Al analizar las posibles pérdidas generadas en inversor, se aprecia en desajuste de módulos (mismatch), cableado, eficiencia de inversor y sobrepotencia.
- Producción anual media de 1462kWh/kWp/año y performance ratio de 87,02% de la solución E-O.
- Analizando las pérdidas generadas en inversor, se detectan en desajuste de módulos (mismatch), cableado, eficiencia de inversor y sobrepotencia. En este caso las pérdidas son del 7,5%.
Conclusiones del caso:
Cabe destacar diferencia de pérdidas en opción de un único inversor en potencia nominal, con pérdida en torno a un 1% superior respecto a la teórica de dos inversores.
La flexibilidad en diseño, unido a los ajustes en costes de gamas de inversores de menor potencia, hacen de la solución de varios inversores, una opción a estudiar en el diseño de instalaciones de autoconsumo.
El equipo técnico de Suministros Orduña está a su disposición para realizar estudios de optimización de soluciones de autoconsumo, tanto sin acumulación, como con acumulación, para conseguir la mayor satisfacción de su cliente.
and then Add to Home Screen.