23 Oct
Instalaciones Eléctricas y Puntos de Conexión
Instalaciones Monofásicas y Trifásicas
En España, las instalaciones monofásicas están limitadas a potencias inferiores a **5 kW** según el Reglamento de Baja Tensión (BT). Estas instalaciones admiten un desequilibrio máximo entre fases de 5 kW. Las instalaciones trifásicas son necesarias para potencias superiores o para inversores trifásicos o monofásicos conectados en estrella.
Instalaciones de Baja y Media Tensión
En instalaciones pequeñas, de menos de **100 kW**, la compañía eléctrica concede un punto de conexión en **Baja Tensión (BT)**. Cuando la instalación se ubica sobre un edificio, el punto de conexión es la propia acometida del inmueble, con el criterio de que se emplee menos del **50%** de la capacidad del cable existente.
En otras ocasiones, el punto de conexión está en un **Centro de Transformación (CT)** cercano, y es la propia compañía la que se hace cargo de las obras para llevar el cableado desde el CT hasta la planta fotovoltaica, ya sea soterrado o elevado.
Cuando la instalación es más grande o está en una zona poco electrificada, el punto de conexión que proporciona la compañía es de **Media Tensión (MT)** (**16 o 20 kV**). Si la conexión se realiza a una subestación, el constructor de la planta debe incluir un **transformador de baja a media tensión** homologado por la compañía.
Módulos Fotovoltaicos y Generación de Corriente Continua
Los **módulos fotovoltaicos** se conectan en serie y/o en paralelo para formar un conjunto llamado **generador fotovoltaico**. Un grupo de módulos conectados en serie se denomina cadena o, más comúnmente, string. La tensión de cada string es igual a la suma de las tensiones de los módulos y corresponde a la tensión de entrada en el inversor. Todos los strings de una instalación deben tener la misma tensión.
Protección y Conexión de Strings
En las instalaciones de cierto tamaño, se suelen utilizar los siguientes elementos:
- Se coloca un **fusible** al final de cada string.
- El cableado de varios strings se agrupa en un **cuadro de conexión**.
- En cada cuadro se conecta un **interruptor-seccionador**, que permite la desconexión de parte del sistema.
- Cuando el número de strings es muy elevado, se dispone de cuadros en cascada.
Efecto de Sombreado y Diodos de Bypass
Si en un string uno de los módulos fotovoltaicos queda sombreado por un obstáculo, las **células** dejan de comportarse como generador y pasan a ser una carga. Para evitar esto, las cajas de conexión de los módulos poseen un **diodo de paso** o **diodo de bypass**, que se coloca en paralelo con el módulo. De esta manera, si el panel está en penumbra, la corriente deja de circular por él y pasa por el diodo, anulando así el panel afectado.
Hasta hace unos años era necesario instalar manualmente los diodos de bypass en los paneles; en la actualidad, la mayoría de los modelos vienen con ellos instalados de fábrica.
El Inversor: Conversión y Sincronización
La misión principal del **inversor** es convertir la **corriente continua (CC)** generada por los módulos en **corriente alterna (CA)** utilizable. En las instalaciones conectadas a red, el inversor es un elemento de extrema importancia, ya que no solo realiza la conversión, sino que también debe sincronizar la onda generada con la de la corriente eléctrica de la red.
Otra función primordial del inversor en una instalación conectada a la red es garantizar que los paneles trabajen tan cerca del **Punto de Máxima Potencia (MPPT)** como sea posible.
Características del Inversor
- Las instalaciones pequeñas (hasta **5 kW** nominales) suelen conectarse a la red como sistemas de una sola fase.
- Todos los modelos monofásicos pueden acoplarse entre sí para generar corriente trifásica.
Aislamiento Galvánico
Hay instalaciones en las que el inversor cumple también la función de garantizar el **aislamiento galvánico** entre la instalación y el resto de la red. Esto se logra integrando un transformador de relación 1:1 en el propio inversor, lo que implica mayor peso y pérdidas ligeramente superiores.
Los inversores de mayor potencia (a partir de **250 kW**) no suelen llevar ese transformador de aislamiento, ya que el propio transformador de baja a media tensión proporciona el aislamiento necesario.
Esquemas de Conexión del Inversor
Existen diferentes formas de conectar los módulos de una instalación y disponerlos en relación con el inversor:
- Inversor Central: Todos los strings se conectan a un mismo inversor, cuya tensión de entrada será la de cualquiera de los strings y cuya corriente de entrada será la suma de las que estos proporcionen.
- Varios Inversores: Cuando la potencia instalada supera un cierto límite, se pueden emplear varios inversores, cada uno conectado a un grupo de strings. Este esquema es ideal cuando en una misma instalación hay un grupo de paneles con diferentes condiciones de irradiancia, orientación, etc.
- Funcionamiento Maestro-Esclavo (Master-Slave): Cuando los niveles de irradiancia son reducidos, solo actúa el inversor maestro, lográndose así una eficiencia en la conversión mayor que si estuviesen operando todos a la vez. Cuando la irradiancia aumenta, van entrando sucesivamente en funcionamiento los inversores esclavos.
- Inversores de Módulo (Microinversores): Cada módulo está dotado de un pequeño inversor.
Rendimiento y Potencia
Como en todo proceso de conversión energética, el inversor tiene pérdidas causadas por el transformador, los dispositivos electrónicos y el propio consumo del aparato para el control y almacenamiento de datos. El inversor posee un **rendimiento** que se define como la relación entre la potencia de salida en corriente alterna y la potencia de entrada en corriente continua. El rendimiento será mayor cuando estos valores estén más próximos a los valores nominales del inversor.
En una instalación fotovoltaica se distingue entre **potencia pico** y **potencia nominal**:
- La **potencia pico** es la suma de la potencia de todos los módulos fotovoltaicos de la instalación.
- La **potencia nominal** es la potencia de salida del inversor. Es menor que la potencia pico porque, en la práctica, los paneles casi nunca proporcionan la potencia pico.
La potencia pico suele ser entre un **10% y un 20%** superior a la nominal.
Elementos Auxiliares de la Instalación
Los elementos auxiliares incluyen el **cableado**, los conectores de los paneles, los interruptores, los elementos de protección de la instalación y los contadores de consumo.
Cableado
El cableado debe resistir la intemperie, las diferencias de temperatura, el ozono y los rayos ultravioleta. Además, deben tener buenas características mecánicas. Se distinguen tres tipos de cables:
- **Cableado de unión de los módulos** para formar strings: Cable de un solo conductor.
- **Cableado principal de corriente continua (CC)**: Conduce la electricidad hasta el inversor. Cable de un solo conductor.
- **Cableado de corriente alterna (CA)**: Conduce la electricidad desde el inversor hasta la red eléctrica. Cable de tres conductores (Fase, Neutro, Tierra).
La caída de tensión máxima no puede superar el **1,5%** de la tensión en la caja de conexión. Hace unos años, los cables se introducían apretándolos con tornillos; ahora hay diversos tipos de **conectores rápidos** que agilizan la conexión y las operaciones de montaje.
Contadores
Son capaces de medir la **producción** de la instalación y los **consumos** de la misma, tanto diurnos como nocturnos.
Interruptores
Se utilizan interruptores de **corriente continua** y de **corriente alterna**. En los cuadros de conexión que agrupan varios strings se suelen instalar interruptores-seccionadores para facilitar la desconexión de parte de la instalación.
En los cuadros de conexión para grandes potencias se emplean **interruptores de cuatro polos o tetrapolares**. Se utilizan dos polos para el positivo y dos para el negativo, con lo que se duplica la capacidad de corte y seccionamiento, puesto que cada polo se corta en dos puntos.
Conexión a Tierra
En una instalación conectada a red se proporcionan dos **conexiones a tierra**: una en la parte de continua y otra en la de alterna. Se puede efectuar con pica de tierra o con hilo de cobre.
Punto de Conexión a la Red
Para proporcionar la energía producida por la instalación a la red eléctrica, es preciso solicitar a la compañía distribuidora un **punto de conexión a la red**. Se debe rellenar un formulario y presentar un conjunto de documentación de la instalación. La compañía impone una serie de requisitos que la instalación debe cumplir.
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