Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red: Componentes, Costes y Configuraciones de Inversores

Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red: Componentes y Funcionamiento

En un sistema fotovoltaico conectado a red, intervienen los paneles fotovoltaicos, el inversor y la línea eléctrica de la red. Se diferencia de los sistemas aislados en que no existe un sistema de acumulación (reguladores ni baterías).

La inclinación de los paneles se establece en la latitud menos 10º para optimizar la captación solar.

La energía generada se vierte a la red, controlándose mediante un contador de energía para la posterior facturación por parte de la compañía. Toda la energía generada debe pasar por el contador de salida, pero parte de ella puede volver a entrar, pasando por un contador de entrada para abastecer las necesidades de consumo del propietario.

Este tipo de instalación se puede amortizar entre 8 y 10 años. El coste medio es de 6500-7500€ por kW instalado. Si la instalación supera los 5 kW, se requiere más de un inversor en paralelo.

Conceptos Fundamentales en Fotovoltaica

• Campo generador fotovoltaico: Asociación de varias ramas fotovoltaicas conectadas en paralelo.
• Rama fotovoltaica: Conjunto de paneles conectados en serie con un voltaje igual a la tensión nominal del campo generador fotovoltaico.

Configuraciones de Inversores en Instalaciones Fotovoltaicas

Configuración de Inversor Centralizado

Un único inversor al que se conecta el campo fotovoltaico, el cual estará formado por varias ramas conectadas en paralelo.

Pocos Paneles Conectados en Serie por Rama (Udc < 120V)

Menos de 5 paneles por rama, con una Vsalida del campo generador baja (Udc < 120V).

• Ventajas:
  • Mayor seguridad eléctrica.
  • Las ramas con pocos módulos se ven menos afectadas por las sombras.
• Inconvenientes:
  • En las ramas con pocos paneles, las corrientes del campo generador son mayores, lo que obliga a utilizar cables con grandes secciones.

Muchos Paneles Conectados en Serie por Rama

Tensiones elevadas y mayor riesgo eléctrico, con mayores pérdidas por sombreado.

• Ventaja:
  • Corrientes menores y secciones de cables más pequeñas.

Configuración con Varios Inversores Centralizados

Para grandes instalaciones, un inversor actúa como maestro y trabaja con bajos niveles de irradiancia. A medida que aumenta la irradiancia y se sobrepasa el límite de potencia del inversor maestro, el inversor esclavo arranca de forma automática. Los inversores intercambian su función de maestro y esclavo para que operen bajo las mismas condiciones.

• Ventaja:
  • Al trabajar solo el inversor maestro para bajos niveles de irradiancia, el rendimiento es mayor que si se utilizara un único inversor de gran potencia.
• Inconveniente:
  • Mayor coste de inversión al utilizar varios inversores en comparación con un único inversor de gran potencia.

Configuración de Inversor por Rama (String Inverter)

Se utiliza cuando en una misma instalación existen zonas del campo generador con orientaciones o inclinaciones diferentes, o sombras que no se pueden evitar. Cada zona (rama) tiene su propio inversor. Así se consigue simplificar la instalación y los costes de montaje. Los inversores se colocan en paralelo justo después del campo. Si están a la intemperie, hay que protegerlos del clima, con un aislamiento mínimo IP65.

• Ventajas respecto al inversor centralizado:
  • No es necesaria la caja de conexiones del campo generador fotovoltaico.
  • El cableado de los paneles se reduce.
  • Permite ajustar las tensiones del punto de máxima potencia en cada rama.

Configuración de Inversor en Panel (Microinverter)

Para que los paneles funcionen a su máxima potencia, se instala un inversor por panel. Al conjunto panel-inversor se le denomina inversor AC.

• Inconvenientes:
  • Mayor coste.
  • El rendimiento de un inversor modular es inferior al de gran potencia.
  • Si se produce un fallo en la instalación, puede ser necesario revisar varios inversores.