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Instalaciones aisladas: Cuándo utilizar un regulador (Acoplamiento CC) y cuándo utilizar un inversor de red (Acoplamiento CA)

Instalaciones aisladas: Cuándo utilizar un regulador (Acoplamiento CC) y cuándo utilizar un inversor de red (Acoplamiento CA)

 

Las instalaciones aisladas de la red ocupan uno de los ámbitos de uso más importantes en el sector de las energías renovables. Ya sea por el difícil acceso a la red pública en el lugar de la instalación, o con el objetivo de autoconsumir de manera autónoma el 100% de la energía generada, el cliente puede optar por realizar una instalación totalmente independiente de la red eléctrica.

A la hora de dimensionar una instalación aislada, debemos tener en cuenta diferentes aspectos, pero en esta ocasión nos vamos a centrar en saber discernir cuándo conviene elegir entre un regulador MPPT (acoplamiento CC) o un inversor de red (acoplamiento CA) para aprovechar nuestro campo fotovoltaico.

 

Planteamiento con acoplamiento en CC

En este caso los módulos fotovoltaicos estarán conectados a un regulador de carga MPPT, que se encargará de sacar de ellos su punto de máxima potencia con relación a las condiciones de irradiación y temperatura que haya en ese momento. Al acoplar en el circuito de CC de nuestra instalación, la energía generada no sufrirá ningún tipo de transformación a la hora de verter el excedente a la batería y cargará directamente en corriente continua, aumentando así su eficiencia en la carga.

Imagen 1. Sistema acoplado CC (Fuente Victron Energy)

 

Por este motivo, este tipo de planteamiento es preferible para pequeñas instalaciones, o cuando el consumo mayoritario va a ser en periodo nocturno, debido a que almacenamos la energía en CC durante el día para transformarla en CA durante la noche a través del inversor cargador.

Si hablamos de las desventajas más comunes, podríamos destacar principalmente la imposibilidad de realizar strings de más de 5 módulos en el mejor de los casos. También, la obligatoriedad de necesitar cajas de conexión para realizar paralelos, aumentando así el amperaje del circuito de CC, y por tanto la necesidad de invertir en secciones de cableado de mayor tamaño.

 

Planteamiento con acoplamiento en CA

En este planteamiento, los módulos fotovoltaicos son conectados a un inversor de red y el inversor/cargador es el encargado de generar la tensión en CA necesaria para que el inversor de red pueda sincronizar y ponerse en marcha para producir energía a partir del campo fotovoltaico.

Imagen 2. Sistema acoplado CA (Fuente Victron Energy)

 

La energía generada en corriente alterna irá directamente a abastecer nuestros consumos sin sufrir ningún tipo de transformación. Por ello, este tipo de planteamiento es muy recomendable cuando la demanda de nuestro sistema aislado tiene lugar principalmente durante el día. Como ventaja también hay que destacar que un inversor de red nos permite crear cadenas de strings más largas o usar diferentes seguidores MPPT del mismo, pudiendo aprovechar así diferentes orientaciones o inclinaciones de nuestro tejado.

Como desventajas, cabe destacar la obligatoriedad de tener que transformar la corriente de CA a CC para cargar la batería, lo cual supone una pequeña pérdida de eficiencia. Por otro lado, el precio de un inversor de red es algo mayor que el de un regulador cuando hablamos de potencias hasta los 10 kW.

Como detalle, hay que indicar que la configuración de los equipos para hacer funcionar este planteamiento puede ser algo más compleja, ya que es necesario configurar tanto el cargador como el inversor para que realicen la modulación por frecuencia una vez la batería esté llegando al 100%.

Este proceso denominado “Frequency Shift” es el causante de que el inversor cargador aumente la frecuencia de la red que genera en alterna al detectar que la batería está próxima a finalizar la carga. De este modo, al aumentar la frecuencia del sistema, el inversor de red lo interpreta como un exceso de potencia y reduce su corriente inyectada. Estos rangos de modulación suelen estar entre los 50,2 y 53 Hz. Así, se evita que la batería reciba un amperaje de carga elevado cuando se encuentra en fase de flotación y se prolonga la vida útil de la misma.

 

Solución Hibrida Acoplamiento CC + Acoplamiento CA

Otra opción consistiría en hacer un planteamiento híbrido en el cual podamos gestionar parte de nuestros módulos fotovoltaicos a través de un regulador y la otra parte a través de un inversor de red. Esto nos permite prescindir del grupo electrógeno en caso de descarga profunda, ya que nos aseguramos de que el regulador se encargue de cargar nuestra batería en CC en el momento en que las condiciones de irradiación sean favorables. Este planteamiento es muy utilizado en instalaciones off-grid de mayor tamaño.

Imagen 3. Sistema acoplamiento CC + Acoplamiento CA (Fuente Victron Energy)

 

Aspectos a tener en cuenta en este tipo de aplicaciones

  • En soluciones con acoplamiento CA es recomendable que la potencia del inversor de red sea igual o inferior a la potencia del inversor cargador utilizado.
  • En soluciones con acoplamiento CA es obligatorio el uso de un generador de emergencia en caso de descarga profunda de la batería.
  • En soluciones con acoplamiento CC el regulador de carga debe recibir primero tensión de baterías para saber la tensión de trabajo, ya que recibir tensión FV en primer lugar puede suponer daños en el equipo.
  • En soluciones con acoplamiento CC hay que tener muy en cuenta la tensión máxima que permite el regulador en la entrada FV a la hora de realizar los strings para no sobrepasar dicho valor (sobre todo en bajas temperaturas) y evitar daños en el equipo.

 

En conclusión, podemos plantear nuestro sistema aislado de diferentes maneras y adaptándolo lo mejor posible a las características de nuestra instalación y nuestro consumo. Priorizando la carga de la batería para su uso durante la noche o, al contrario, priorizando el consumo diurno y utilizando el excedente para cargar la batería. También es posible, como hemos visto, una fusión de ambos planteamientos. Diferentes opciones son posibles, siempre teniendo en cuenta todos esos aspectos importantes para no cometer errores durante la fase de diseño y durante la puesta en marcha.

Sistema aislado en vivienda en acoplamiento CC Victron con acumuladores de lítio BYD ejecutado por la empresa Efigalia.

 

Sistema aislado en bodega. Acoplamiento CA trifásico Victron-Fronius con acumuladores de lítio BYD ejecutado por la empresa Grupo Ártico

 

Autor: Jose Ortiz

04.05.2020 13:34
por José Ortiz

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