Arranque: los sistemas solares de alto voltaje de 1500V ahorran efectivo a los contratistas

- Dec 15, 2019-

Fuente: solarpowerworldonline


Desde que se mencionaron los sistemas de 1.500 V montados en el suelo en el Código Eléctrico Nacional de 2017, los fabricantes han estado trabajando duro en paneles solares, inversores y todo lo demás. Los equipos solares de mayor voltaje permiten a los instaladores condensar los sistemas mientras logran la misma potencia de salida.


La Sección 690.7 en el NEC de 2017 estableció por primera vez que los sistemas de montaje en tierra pueden tener un voltaje máximo de 1,500 V. Los sistemas de gran escala ya habían comenzado a cambiar a 1,500 voltios en los años anteriores a este código debido a diferentes requisitos estándar, pero el código actualizado abre la posibilidad de 1.500 voltios para proyectos más pequeños a escala de servicios públicos y los inversores de cadenas de alto voltaje que se adaptan bien a ese mercado.


La "Hoja de ruta tecnológica internacional 2017 para fotovoltaica (ITRPV)" destacó la tendencia de que el voltaje del sistema aumente de 1,000 voltios a 1,500 voltios. El estudio descubrió que a partir de 2020, el mercado de 1.500 V será superior al 30%, y que el voltaje alcanzará una cuota de mercado superior al 50% a partir de 2025.


¿Qué es el sistema solar de 1,500 voltios?



Un aumento de 500 voltios permite a los contratistas condensar los sistemas porque cada inversor puede procesar más energía. Se pueden conectar más paneles en serie para hacer cadenas más largas. Se necesitan menos cables. Se necesitan menos inversores porque pueden aceptar más potencia. Pero un sistema de 1,500 V solo puede funcionar si todos los componentes están clasificados para funcionar a 1,500 V.


La mayoría de los fabricantes de paneles solares han comenzado a actualizar sus paneles utilizados en proyectos a escala de servicios públicos a 1,500 V. Jeff Juger, director de desarrollo comercial de JinkoSolar, explicó que los instaladores solares aún necesitarán la misma cantidad de paneles totales para alcanzar la potencia prevista en 1,500. -V sistema, solo menos cadenas de paneles. Por ejemplo, si el voltaje de un módulo en circuito abierto (Voc) es de 45 VCC, entonces un sistema de 1,000 V permite 22 módulos (1,000 / 45) en una cadena mientras que un sistema de 1,500 V permite 33 módulos (1,500 / 45) en un cuerda.


El costo de los módulos de 1,500 V es esencialmente el mismo que el de los paneles de bajo voltaje, aunque se utilizan materiales ligeramente diferentes en la producción. Juger dijo que el único problema con estos paneles actualizados es la mayor oportunidad de degradación inducida potencial, o PID.


"El alto voltaje puede crear riesgo de PID, donde los iones migran desde las celdas al marco del módulo, lo que resulta en una fuga de corriente", dijo Juger. "Jinko fue el primero en ofrecer un módulo sin PID enmarcado y no ha tenido problemas con el PID en sus módulos de 1.500 V".


El costo actual de las unidades



Los sistemas de mayor voltaje son más baratos porque se necesitan menos materiales, desde cosas grandes como inversores hasta cosas pequeñas como cables y desconectadores. Esto se debe a que la corriente, que es inversamente proporcional al voltaje, disminuirá a medida que aumenten los voltajes. Los tamaños de los conductores pueden disminuir porque la corriente es menor y los costos disminuyen con el tamaño del conductor.


"El adagio que tenemos aquí es el costo actual de las unidades", dijo Eric Every, gerente de producto de Yaskawa - Solectria Solar. "Cuanto más alto sea su voltaje, menos material real necesita comprar".


Cada dicho aumento de un sistema de 1,000 V a 1,500 V solo significa hacer que el aislamiento del cable sea un poco más grande, mientras que el voltaje y la corriente requieren más material de cobre real dentro de los cables. Usar más cobre es costoso en el caso de proyectos de varios megavatios, por lo que usar menos cobre con sistemas de 1.500 V es una opción bienvenida para los desarrolladores e instaladores solares a gran escala.


Grandes sistemas, grandes ganancias



El ahorro de 1.500 V es mayor cuando se implementa a gran escala. Es por eso que los inversores centrales de 1.500 V se han convertido en la opción dominante, y básicamente exclusiva, para las nuevas instalaciones grandes a gran escala en los Estados Unidos, mientras que los inversores de cadena de 1.500 V recién están entrando en el mercado para atender proyectos de servicios públicos más pequeños.


"Con este cambio a 1,500 voltios, obtienes inversores más potentes", dijo Carlos Lezana, marketing y comunicaciones para energía solar de Ingeteam, que fabrica inversores de cadena y centrales. "Si desarrolla [una central eléctrica de 100 MW] con un inversor central de 1.500 V, necesitará menos unidades [y] menos inversores que si lo hace con inversores de 1.000 V".


Menos inversores centrales significa menos mano de obra y menos cajas combinadas necesarias para consolidar los cables en estas instalaciones de alto voltaje. Menos inversores también significa menos técnicos necesarios para solucionar problemas después de la puesta en marcha.


"Cuando tienes menos inversores, todos esos costos, esos costos de mano de obra, se reducen", dijo Lezana.


Aunque pasar a 1.500 voltios conlleva muchos beneficios, también hay inconvenientes. Más voltaje pasando a través de menos inversores centrales significa más pérdida de potencia si falla un inversor.


"Obviamente, si tiene menos inversores, es porque cada uno de ellos administra más energía, por lo que si uno se cae, pierde más energía", dijo Lezana. “Todos los fabricantes de inversores fotovoltaicos tienen una tasa de falla. Debe asegurarse de que sus proveedores, o la compañía que está a cargo de las operaciones y el mantenimiento, va a ser muy rápido en la respuesta, porque desea que su planta de energía opere a plena potencia todo el tiempo, como muchos horas como sea posible ".


Introduzca inversores de cadena de 1.500 V



Hace aproximadamente un año, los inversores de cadenas de 1.500 V entraron en el mercado a escala de servicios públicos, pero tienen más sentido para proyectos solares comunitarios más pequeños.


Por ejemplo, con una planta de energía de 20 MW, los EPC podrían usar cinco o seis inversores centrales de 1.500 V o cientos de inversores de cadena de 1.500 V. La elección se reduciría al costo general y la capacidad de servicio, pero está claro que los grandes proyectos a gran escala de servicios públicos aún podrían quedarse con los inversores centrales.


"Si está haciendo 100 MW, no estoy realmente seguro de que tenga sentido usar inversores de cadena", dijo Every. "Haremos una oferta para un proyecto, pero es probable que el cliente elija las centrales porque podrán tener esa granularidad".


La capacidad de servicio de los inversores de cadenas en general hace que los inversores de cadenas de 1.500 V sean una opción atractiva para sistemas más pequeños a escala de servicios públicos.


Si uno falla, solo una cadena se ve afectada y se puede cambiar fácilmente por una nueva unidad sin mucho retraso. Los inversores centrales son aún más baratos que la cadena en términos de centavos por vatio en proyectos de gran escala a escala de servicios públicos, pero la cadena puede ganar para una capacidad de servicio más simple, especialmente cuando un mayor voltaje aumenta las apuestas.



“La recuperación es mucho más rápida en cadena. Simplemente haga un reemplazo simple con unidades de repuesto que podrían estar en el sitio. Se puede hacer un reemplazo en media hora, por lo que es una recuperación rápida ”, dijo Ed Heacox, gerente general de CPS America.


Solectria ha optado por acercarse al mercado de 1.500 V con solo inversores de cadena debido a este hecho. La compañía está considerando su inversor central de 1,000 V como un producto heredado ahora, no lo recomienda para nuevos diseños.


“Cuando decidimos producir un producto de 1,500 V, dijimos, 'Oye, vamos a tener un momento realmente difícil con este problema de O&M si vamos con un inversor central. A todos nuestros clientes realmente les gusta la capacidad de servicio de ese inversor de cadena, hagamos eso '”, dijo Every.


El “Inversor fotovoltaico global y MLPE Landscape: H1 2018” de Wood Mackenzie Power & Renewables descubrió que los envíos de inversores trifásicos en cadena crecieron un 59% año tras año y excedieron los envíos de inversores centrales en casi 7 GW entre 2015 y 2017. Descubrió que 2018 fue el comienzo de una mayor adopción de inversores de cadenas en los Estados Unidos debido a los nuevos modelos de inversores de cadenas de 1.500 V.


“Estamos descubriendo que un mayor porcentaje de los proyectos que nuestros clientes están haciendo los implementan con una topología de inversor de cadena en lugar de inversores centrales. Y cada año ese porcentaje parece aumentar ”, dijo Every.


Solectria se ha centrado tradicionalmente en proyectos de C&I entre 100 kW y 20 MW, y la mayoría de ellos son proyectos comerciales de 1 a 5 MW en la azotea o pequeños proyectos montados en el suelo. Su nuevo inversor de cadena de 1.500 V, que comenzará a enviarse en diciembre de 2018, se centrará en la parte "I" de C&I: proyectos industriales, de distribución, solares comunitarios, de tipo corporativo.


"Si se trata de una comparación entre 1.500 V y 1.000 V [inversores de cadena], el ahorro de costos es real para los 1.500 voltios", dijo Every. El costo de construcción más bajo que resulta de menos mano de obra en el campo, menos terminaciones y menos cableado puede ayudar a los instaladores a ganar más ofertas.


"Obtiene un mejor costo por vatio en sus módulos, obtiene un mejor costo por vatio cuando mira la tubería y el cable en el sistema", dijo Every.


Peligro alto voltaje



El aumento de voltaje significa mayores consecuencias de seguridad para los trabajadores si algo sale mal. Pero Heacox tiene fe en los códigos y estándares de la industria.


"Las normas y regulaciones representan voltajes más altos, por lo que en teoría no debería haber mayores riesgos de seguridad relacionados con esto", dijo Heacox. “Confío en eso, en realidad. La gente sabe que más energía es más arriesgada ”.


John Drummond, ingeniero de aplicaciones de CPS America, agrega que los instaladores deben asegurarse de usar equipos con clasificación de 1,500 V, desde aislamiento de cables hasta voltímetros y en cualquier lugar intermedio. Los instaladores también deben recordar que los espacios libres de trabajo son diferentes para los proyectos de 1.500 V.


“Los espacios libres de espacio de trabajo típicos para 600 y 1,000 voltios no son aplicables a 1,500 voltios. Tienes que usar cercas más altas, mantener las cosas más separadas, agregar iluminación adicional, cosas así ”, dijo Every.


Aunque Drummond y Heacox creen que la tecnología de 1.500 V es segura, todavía está atada al suelo. Drummond dijo que prevé un futuro en el que los sistemas de 1.500 V también pueden subir a los techos, pero requeriría la aceptación de la industria.


"Muy pronto ... este tipo de aplicaciones estaban 'detrás de la cerca', y creo que justo cuando cambiamos de 600 a 1,000 voltios, es el mismo tipo de vacilación cambiar a 1,500 voltios para todas las aplicaciones", dijo Drummond.


Todos no ven que se permitan 1.500 voltios en los techos residenciales debido a problemas de seguridad, pero dijo que la energía solar comercial en los techos de 1.500 V podría ser una posibilidad futura. Sin embargo, las cadenas largas que vienen con 1,500 voltios serían limitantes al diseñar configuraciones de matriz en la azotea. Poner de 26 a 28 paneles en línea recta no siempre es fácil.


“En los sistemas de tejado de 1,000 V ... obtienes un poco más de flexibilidad con la forma en que diseñas los techos porque tus cuerdas son más cortas. Tienes que pasar un par de cables más, pero al menos puedes empacar el techo un poco mejor ”, dijo Every.


Los sistemas solares de alto voltaje brindan flexibilidad y ahorro de costos a los instaladores solares, y las opciones continuarán expandiéndose a medida que ingresen al mercado equipos solares más innovadores de 1,500 V.