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Paneles de energía
solar fotovoltaica

Instalaciones de energía solar fotovoltaica conectadas a la red eléctrica

Instalaciones de energía solar fotovoltaica conectadas a la red eléctrica

Las instalaciones de energía solar fotovoltaica conectadas a la red eléctrica son instalaciones donde la energía generada se vierte directamente a la red eléctrica. Este tipo de instalación de energía solar funciona como si fuera una central de producción de electricidad. El consumo de electricidad es independiente de la energía generada por los paneles solares. En estos casos, el usuario sigue comprando la energía eléctrica que consume a la compañía distribuidora al precio establecido y además es propie­tario de una instalación generadora de energía eléctrica.

En el caso de adaptar estas instalaciones de energía renovable 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 de energía eléctrica 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.

La principal desventaja de los sistemas relacionados con la energía solar es que el rendimiento solar va en función de la radiación solar incidente en cada momento del día. Consecuentemente, los valores de generación de electricidad registrados variarán según la hora del día, la época del año y la meteorología. La ventaja de la energía solar fotovoltaica conectada a la red es que la energía que no utilizas la puedes seguir vendiendo a la compañía eléctrica y que cuando necesites más que la que el sistema solar es capaz de generar la puedes obtener de la red eléctrica.

Aplicaciones de sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica

Algunas de las aplica­ciones de estos sistemas de energía solar fotoeléctrica son las siguientes:

  • Instalaciones de paneles solares en tejados, terrazas, etc. de viviendas que dispongan de conexión a la red de distribución eléctrica: Se aprovecha la superficie del tejado para colocar sistemas modulares de fácil instalación.
  • Plantas de producción: Estas plantas de energía fotovoltaica son aplicaciones de de carácter industrial que pueden ins­talarse en zonas rurales no aprovechadas para otros usos (huertos solares, cooperativas energéticas) o sobrepuestas en grandes cubiertas de zonas urba­nas (aparcamientos, zonas comerciales, etc.)
  • Integración en edificios: Consiste en la sustitución de elementos arquitectónicos convencionales por nuevos elementos arquitectónicos que incluyen elementos fotovoltaicos (normalmente paneles solares fotovoltaicos), y que por tanto son generadores de energía (recubrimientos de fachadas, muros cortina, parasoles, pérgolas, etc.). En ocasiones, es posible combinarlos con diseños arquitectónicos para aprovechar la energía solar pasiva o con sistemas de energía solar térmica.

Tensiones de trabajo de una instalación fotovoltaica conectada a la red

Las potencias más usuales medidas en vatios son de 2,5 y 5 kilovatios (kW) o múltiplos de 5 hasta 100 kilovatios (kW). Existen instalaciones solares mayores, pero sólo las realizan empresas o centros de investigación, ya que se amortizan en periodos más largos.

Los sistemas fotovoltaicos de hasta 5 kilovatios (kW), por ser sistemas de poca potencia, se pueden conectar a red en baja tensión, monofásica, a una tensión nominal de 230 voltios en corriente alterna. Por otro lado, 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 de corriente escogido, los voltajes de trabajo pueden ser, desde los 12 voltios hasta 600 voltios en corriente continua. En todo caso, para optimizar el sistema, se tiende a voltajes medios cercanos a las tensiones de conexión a la red (260-420 VCC).

Conectividad eléctrica de una instalación fotovoltaica

Subestación eléctrica de una instalación solar fotovoltaica conectada en red.Para desarrollar la interconexión de todo el sistema de energía solar fotovoltaica, se debe incidir especialmente en la minimización de las pérdidas derivadas de las conexiones, tanto en corriente continua como en corriente alterna. Los pasos a seguir son los siguientes: interconexión de los paneles solares, conexión de los módulos hasta los inversores de corriente, 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 eléctricos y generadores eléctricos. 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 los puntos de conexión normalmente estarán definidos y situados en paralelo con la conexión ya instalada para el consumo del edificio o de la construcción establecida. Esta conexión a la compañía eléctrica 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 especificado.

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

  • La potencia máxima de la planta fotovoltaica 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 eléctrica 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 sean minimizadas. La elección de equipos inversores, cables y conexiones, transformadores y control en la reducción de las horas de paralización de la planta fotovoltaica 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 eléctricos en su diseño, con el fin de evitar tanto los daños a la red eléctrica como la perturbación de la producción de la energía 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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Fecha publicación: 21 de marzo de 2017
Última revisión: 5 de noviembre de 2019