Paneles de energía
solar fotovoltaica

Componentes de las instalaciones fotovoltaicas conectadas a red

Una instalación solar conectada a la red tiene sólo tres elementos básicos: un grupo de placas solares fotovoltaicas ubicadas sobre el tejado de un edificio o integradas en cualquier elemento estructural del mismo edificio; o que pueden estar dispuestas directamente sobre cualquier terreno cercano a la red eléctrica.Otro equipo necesario en las instalaciones conectadas a la red es el ondulador o inversor-convertidor electrónico que transforma la energía en forma de corriente continua que proporcionan las placas solares, en corriente alterna de igual tipo y valor que el transportado por la red eléctrica; y, por último, el cuadro de interconexión con la red comercial.

Estas instalaciones consideradas como pequeñas centrales eléctricas. En el caso de adaptar estas instalaciones a un edificio, éste incorporará una instalación eléctrica nueva y pasa a tener dos instalaciones eléctricas diferenciadas. Por un lado, la habitual línea de suministro energético de consumo con sus medidores y protecciones correspondientes y, por otra parte, la instalación solar fotovoltaica con todos sus elementos y equipamiento eléctrico propio de control, interconexión y medición.

El circuito solar produce energía eléctrica en función de la radiación solar incidente en cada momento del día; por tanto, los valores de generación registrados variarán según la hora del día, la época del año y la meteorología. Toda esta energía es contabilizada e inyectada a la red comercial para que cualquier cliente de la compañía eléctrica la consuma. Lo más probable es que sean los más cercanos, incluso los abonados del mismo edificio.

Por tanto, en este caso el titular de la instalación pasa a ser un consumidor de energía eléctrica y una central generadora, todo a la vez.

Tensiones de trabajo

Los sistemas hasta 5 kW, por ser sistemas de poca potencia, se pueden conectar a red en baja tensión, monofásica, a 230 VCA y, para potencias superiores, se diseñan con una conexión trifásica.

En la parte solar, de voltaje en corriente continua, hay diferentes configuraciones posibles en las conexiones serie-paralelo de los módulos para obtener valores de trabajo adecuados en corriente continua. Dependiendo del inversor escogido, los voltajes de trabajo pueden ser, desde los 12 V hasta el 600 VCC. En todo caso, para optimizar el sistema, se tiende a voltajes medios cercanos a las tensiones de conexión a la red (260-420 VCC).

Arquitectura de los inversores

En cualquier proyecto fotovoltaico de conexión a la red, el inversor es el corazón del sistema.Es muy importante tener claras las características técnicas: potencia, rangos de trabajo, tensión corriente continua-corriente alterna, frecuencia y potencia máxima alcanzada. La potencia acumulada por la cantidad de inversores determinará la potencia nominal de la planta solar fotovoltaica en cualquier sistema fotovoltaico conectado a la red.

Para cada sistema fotovoltaico de conexión a la red, podemos encontrar todo un abanico de equipos (en potencias nominales) para su utilización. En sistemas donde ya se instalan más de 100 kWp, los equipos pueden ser de potencias nominales de 10 kW en adelante.Básicamente, se escogen los equipos que tengan en sus características técnicas los máximos de las protecciones establecidas por la normativa actual, de modo que derive en un aumento de la seguridad del sistema y reduzca costes de instalación en general. Estas protecciones son:

  • Separación galvánica. Este condicionante puede ser alcanzado fuera del convertidor mismo, básicamente porque, por necesidades técnicas de conexión a la red, se diseñe la instalación de un transformador que haga a la vez esta función.
  • Relé de control de tensión de la red.
  • Relé de control de la frecuencia de la red.
  • Temporización en la reconexión.
  • Si se verifican estas protecciones, certificado del fabricante donde se especifique que los valores determinados en normativa no pueden ser modificados por cualquier persona, víasoftware de equipo.
  • Certificado de no-funcionamiento en isla.
  • Certificado de emisión de armónicos y de compatibilidad electromagnética.
  • El factor de potencia de la energía suministrada debe estar lo más cerca posible del valor 1.
  • Señalización on / off del sistema.
  • A fegit los puntos reflejados anteriormente, las compañías eléctricas exigen, dependiendo de la compañía o de la zona o región, otras consideraciones técnicas. Este es el caso, por ejemplo, de la "rigidez dieléctrica".

También, y aunque no lo especifique la normativa, se valoran mucho los equipos que incorporan visualización, monitoreo y control de los datos y parámetros de funcionamiento de todo el sistema. El display de visualización en los equipos y el software para monitoreo en el ordenador son cada vez más importantes.

La ubicación de la instalación o situación física de los inversores pueden ser de las formas ya comentadas anteriormente:

  • Instalados en el mismo campo solar, a la intemperie y con caja con calidad estanca IP65.
  • Instalados en el campo solar dentro de una caseta o de un armario IP65 adecuado para incluir los equipos.
  • Instalados en una sala específica muy adecuado en temperatura, ambiente y espacio, accesible para los técnicos de mantenimiento y el usuario / propietario.
  • Instalados en la sala caseta o en el lugar a cubierto dentro de las especificaciones del punto anterior, pero con la inclusión cerca de los contadores y cuadro de protecciones.

conectividad eléctrica

Para desarrollar la interconexión de todo el sistema, se tomarán las medidas a las instalaciones ya expresadas en apartados anteriores, incidiendo especialmente en la minimización de las pérdidas derivadas de las conexiones, tanto en corriente continua como en corriente alterna.

  • Interconexión módulos.
  • Conexión de los módulos hasta los inversores.
  • Conexión de los inversores en el cuadro de protecciones y contadores de energía.
  • Punto de conexión a red.

Equipamientos de interconexión

En toda instalación fotovoltaica, se instalará un cuadro de interconexión con la red. Este cuadro puede incluir el total de los dispositivos de protección definidos por la normativa o los establecidos como esenciales. Por otra parte, estos equipamientos pueden incluir los contadores de medición y los transformadores de tensión para la adaptación a la tensión de red.

Definimos los dos tipos de cuadro de interconexión:

  • Cuadro de interconexión completo. Conjunto de dispositivos definidos por la normativa especificada para la interconexión a red. De este modo, se podrían incluir otros elementos que no se incluyen por normativa, pero que se podrían valorar como importantes desde un punto de vista de calidad de instalación. En este caso, es lógico pensar que los inversores no necesitan que unas de sus características técnicas sean las protecciones de normativa.
  • Cuadro de interconexión básico. Cuadro compuesto esencialmente por dos elementos: seccionador automático (contactor-magnetotérmico) y diferencial. Deben ser accesibles para la compañía eléctrica conjuntamente con los contadores, seccionador manual y fusibles de entrada a la instalación.

En este punto, se reúnen las conexiones derivadas de los diferentes inversores generadores.Es el punto de conexión de todo el sistema.

Punto de conexión a la red

Las compañías eléctricas establecen puntos de interconexión con la red. En este tipo de sistemas, con fuerza potencia, normalmente estarán definidos y situados en paralelo con la conexión ya instalada para el consumo del edificio o de la construcción establecida -donde normalmente ya están los contadores de consumos- y / o para un punto localizado por la misma compañía. Esta conexión a la compañía distribuidora la verificará la compañía pertinente, por lo que existe la posibilidad de cambios en la conexión hacia otros puntos de la misma línea si así se determinara. De esta manera, a veces puede haber una cierta distancia (cientos de metros) desde el cuadro hasta el punto que especifique la compañía.

Normas generales de aplicación para definir una unión perfecta en la red:

  • La potencia máxima de la planta no puede exceder más del 50% de la potencia nominal del transformador de la subestación eléctrica o de la capacidad de la misma red definida en la zona de la conexión.
  • No se aceptarán conexiones de instalaciones que produzcan caídas de tensión provocadas por la conexión-desconexión que sean superiores al 2%.

Evidentemente, estos puntos de unión a la red comercial se diseñarán de manera que las pérdidas de rendimiento acumuladas por la planta solar en todo el periplo que se puede producir desde que se genera un kilovatio -hora hasta que se inyecta en la red eléctrica sean minimizados. La elección de equipos inversores, cables y conexiones, transformadores y control en la reducción de las horas de paralización de la planta por varios factores deben estar bien gestionados e informados.

Los armarios de protecciones y / o cuadro de conexiones tienen la función de incluir los instrumentos de medida de la energía producida y consumida, así como las protecciones eléctricas (dispositivos de acción automática) que pide la normativa vigente. Estos elementos de protección pueden duplicar los que ya incorporan los mismos inversores en su diseño, con el fin de evitar tanto los daños a la red eléctrica como la perturbación de la producción solar y también los daños que el mismo sistema pueda producir en el equipamiento interconectado y al resto de usuarios de la red.

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Última revisión: 15 de abril de 2016