Monitorización de plantas fotovoltaicas.
Las modernas plantas fotovoltaicas comprenden dos partes principales. La planta solar compuesta por todos los paneles fotovoltaicos que convierten la energía de la radiación solar en energía eléctrica y un sistema conversor que convierte la corriente continua del módulo solar en corriente alterna y la acopla a la red eléctrica.
Las grandes plantas solares a menudo se implementan con inversores centrales. Una implementación típica consiste en la combinación de cadenas de módulos solares conectando los subsistemas en serie. La corriente total generada a través de la conexión en paralelo está dirigida a las capas de terminales de cabecera del sistema generador donde de nuevo varias ramas son conectadas en paralelo y el resultado total de la corriente es dirigido a través de un cable de gran sección al inversor. Los inversores centrales pueden ser equipados modularmente hasta rangos de megavatios. Actualmente los paneles solares son diseñados para sistemas de tensiones de hasta 1000V y suministran corrientes de varios cientos de amperios por inversor. Los inversores son clasificados proporcionalmente para corrientes de entrada de hasta 1000V en DC. Muy probablemente en el futuro los sistemas de tensión irán aumentando hasta 1500V para evitar pérdidas; así que los componentes están siendo ya diseñados para niveles de más alta tensión.
Los parámetros de las plantas eléctricas son registrados para realizar el seguimiento del punto de máxima tensión, por ejemplo el control de la potencia de salida, además de detectar fallos en el funcionamiento. Para lograr esto, entre otras cosas la tensión y la corriente son medidas en la parte de DC. El sistema de tensiones anteriormente mencionados necesita un sistema de medición aislado adecuadamente para proteger al personal de funcionamiento así como al sistema de control y de evaluación. Por lo que las medidas se toman a través de amplificadores con aislamiento galvánico con un correspondiente alto aislamiento galvánico.
Seguridad y fiabilidad a través de los componentes apropiados
Para las mediciones de tensión, están disponibles componentes compactos que registran directamente la tensión instantánea con gran precisión. La CC es medida a través de “SHUNT” (resistores de medición) con amplificadores de aislamiento galvánico. Éstos tienen una salida (diferencial) en el rango de mV.
Igualmente necesitan un elevado aislamiento galvánico en el sistema de tensión, por ejemplo 1000V, como una carga en “modo-común”. Las plantas de 1000V necesitan una separación protectora de 1000V AC/DC de acuerdo a la EN 61140. Cuando se aumente el sistema de tensión a 1500V, los requisitos de separación protectora aumentaran proporcionalmente. La separación protectora se consigue con un doble aislamiento que garantiza el margen de seguridad al 100%. Por razones de coste, el margen de seguridad es omitido en algunas plantas. Esto conlleva unas condiciones peligrosas con graves consecuencias para la planta y los operarios.
Los productos que garantizan y cumplen con los estándares de separación protectora (incluso para las plantas futuras de 1,5-kV) ya están disponibles. Los amplificadores con aislamiento galvánico VARITRANS P41000 (medición de intensidad) y VARITRANS P42000 (medición de tensión) de KNICK ofrecen una separación protectorado hasta 1100V de acuerdo con la EN61140 (sobretensión categoría OV III / grado de polución PD2). En las versiones P41100/P42100, la separación protectora está garantizada hasta 1800V AC/DC (OV III y PD2).
Utilizando estos amplificadores de aislamiento, los sistemas fotovoltaicos que actualmente están siendo construidos cumplen con las garantías de seguridad estandares. Y además los dispositivos son aptos para el futuro ya que cubren los requisitos que deben cumplir con un aumento de tensiones en el sistema. Una tasa de fallos (MTBF) de 96 años los hace seguros y fiables.
Los resistores SHUNT y transductores de KNICK pueden ser utilizados para monitorizar intensidades de entrada al inversor con extremada elevada precisión.
Recuperación del esfuerzo inversor
La precisión en la medición de los amplificadores con aislamiento en la corriente total de las secciones de mayor tamaño de las plantas, permite la detección precoz de deficiencias en ciertas partes de la instalación, como por ejemplo cadenas defectuosas.
Los usuarios pueden reaccionar inmediatamente, evitando así pérdidas de rendimiento.
Los costes levemente mayores para una medición precisa incluyendo el diseño con margen de seguridad y separación de protección estándar quedan compensados.
Un fallo en la cadena puede ser fácilmente localizado con las mediciones portátiles en el lugar de los hechos y reparado inmediatamente. El concepto de la planta se simplifica significativamente a través de la disposición centralizada de las mediciones, lo que conlleva ventajas de costes. Al mismo tiempo la seguridad y fiabilidad de la planta solar aumenta.
