SMAShadeFix-TI-es-10 | Versión 1.0ESPAÑOL

Información técnicaGestión de sombras con SMA ShadeFixCómo aumentar de forma eficiente el rendimiento energético de lasplantas fotovoltaicas con sombra

Índice SMA Solar Technology AG

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Índice1 Introducción .................................................................................................................................. 3

2 Efectos de las sombras sobre la planta fotovoltaica ................................................................ 3

3 Las sombras: una tarea especial para el inversor .................................................................... 4

4 SMA ShadeFix.............................................................................................................................. 5

5 Planificación de plantas fotovoltaicas con sombra................................................................... 65.1 Elección de la superficie del tejado ............................................................................................................... 65.2 Elección de la sombra en la planta................................................................................................................ 75.3 Elección del inversor........................................................................................................................................ 7

1 IntroducciónSMA Solar Technology AG

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1 IntroducciónNo siempre es evitable que buhardillas, chimeneas o árboles proyecten su sombra sobre los módulos fotovoltaicos.Para que la rentabilidad de una planta fotovoltaica no se vea afectada, ya en la misma fase de planificación debenminimizarse posibles pérdidas de rendimiento causadas por las sombras. A este respecto, factores de influencia talescomo la disposición de los módulos fotovoltaicos, su interconexión y, especialmente, la elección del inversorfotovoltaico correcto, desempeñan un importante papel. La toma en consideración de algunas reglas de planificaciónrelevantes permite diseñar cada planta fotovoltaica de tal manera que la oferta energética se pueda emplear casi porcompleto.

2 Efectos de las sombras sobre la planta fotovoltaicaTodo generador fotovoltaico presenta un punto de operación concreto en el que puede traspasar la máxima potenciaeléctrica posible; dicho punto se denomina MPP (Maximum Power Point). La magnitud de dicha potencia dependefundamentalmente de la intensidad de la irradiación.Si, por ejemplo, se puede observar una caída de la potencia en días claros y con mucha irradiación solar, esto puedeindicar que existe alguna sombra. Sin embargo, las sombras son solo una imagen instantánea. Las pérdidas deenergía que esto causa solo pueden determinarse si existen pérdidas importantes durante un período más largo, porejemplo, un día o un año entero.

3 Las sombras: una tarea especial para el inversor SMA Solar Technology AG

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Imagen 1: Dos instantáneas de un generador fotovoltaico con sombra en diferentes momentos del día. La evolución diaria de la potencianominal de la planta en comparación con el caso sin sombra ilustra la pérdida de rendimiento resultante en ese día.

3 Las sombras: una tarea especial para el inversorTodo inversor fotovoltaico dispone del denominado seguidor del MPP. Esto garantiza que el generador fotovoltaicofuncione constantemente en el punto de máxima potencia, detectando una ligera variación en el MPP y desplazandoel punto de operación del inversor en consecuencia (Tracking). Controlado de esta forma, el generador fotovoltaicopuede ofrecer la mejor potencia posible con cualquier irradiación solar.Si hay módulos fotovoltaicos sueltos sombreados en un string (conexión en serie de varios módulos fotovoltaicos), suspropiedades eléctricas cambian de forma significativa: el generador fotovoltaico tiene ahora al menos dos puntos deoperación posibles, cada uno con una calidad diferente y normalmente muy separados.El inversor fotovoltaico conectado debe reconocerlo y decidir en cuál de estos dos puntos de operación (el MPP local[LMPP] o el MPP global [GMPP]) se encuentra actualmente disponible la mayor potencia.

4 SMA ShadeFixSMA Solar Technology AG

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Dado que los seguidores del MPP convencionales únicamente contemplan el rango próximo del punto de operaciónactual, para no perder energía innecesariamente durante el seguimiento no se percibe un punto de trabajoalternativo. La potencia instantánea de la planta fotovoltaica puede ser, por tanto, claramente inferior a la quedebería en razón de la sombra proyectada.

Imagen 2: Un string parcialmente sombreado tiene una curva característica con varios máximos de potencia en los que puede detenerse elseguidor del MPP. Pero el string solo ofrece en el momento la mayor potencia posible en uno de estos máximos de potencia, el MPP global(GMPP).

4 SMA ShadeFixGracias al continuo desarrollo del seguimiento MPP garantizado de los inversores fotovoltaicos de SMA, SMAShadeFix encuentra de forma fiable el punto de mayor potencia del momento incluso con módulos fotovoltaicos ensombra. Con SMA ShadeFix, el inversor fotovoltaico detecta la presencia de varios máximos de potencia en el rangode funcionamiento disponible, como puede suceder en las sombras. De este modo, el inversor fotovoltaico puedeutilizar prácticamente al completo la oferta energética de los módulos fotovoltaicos. Las pérdidas de potenciacausadas por el método de búsqueda patentado son difíciles de medir y pueden pasar completamentedesapercibidas. Esto difiere significativamente de las plantas fotovoltaicas en las que se instalan controladoreselectrónicos en cada módulo fotovoltaico para optimizar la potencia. Aunque estos pueden utilizar la potenciaresidual en caso de que haya un módulo fotovoltaico completamente a la sombra, provocan pérdidas de potencia enel funcionamiento sin sombras y, por lo tanto, proporcionan un menor rendimiento energético durante todo el períodode funcionamiento.

5 Planificación de plantas fotovoltaicas con sombra SMA Solar Technology AG

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Si se compara el uso de SMA ShadeFix con los optimizadores de potencia instalados de forma permanente a lo largode todo el tiempo de funcionamiento, las ganancias de rendimiento suelen ser mayores en las plantas fotovoltaicascon una sombra de ligera a media con SMA ShadeFix.

Imagen 3: Aumento del rendimiento a través de SMA ShadeFix en comparación con la optimización de potencia de cada módulo fotovoltaicoen diferentes situaciones de sombreado

Además, se evita que la fiabilidad y disponibilidad de la planta fotovoltaica se reduzca mediante el uso decomponentes adicionales. SMA ShadeFix ofrece la posibilidad de asegurar la rentabilidad de las plantasfotovoltaicas con sombra evitando CAPEX mayores y maximizando el rendimiento.

5 Planificación de plantas fotovoltaicas con sombraPara garantizar la rentabilidad en plantas fotovoltaicas sombreadas temporalmente, hay que minimizar las pérdidasde rendimiento condicionadas por las sombras, ya desde la misma fase de planificación. Como orientaciones deayuda para el planificador de la instalación se enumeran estas reglas de planificación más relevantes.

5.1 Elección de la superficie del tejadoLa minimización de las pérdidas energéticas con strings de módulos parcialmente sombreados se basa siempre enponer el inversor fotovoltaico en condiciones de “sortear” eléctricamente las células solares sombreadas y, de estemodo, aprovechar de forma óptima los módulos fotovoltaicos del mismo string no sombreados y conectados en seriecon las células solares sombreadas. La potencia aún así reducida de las células solares sombreadas no se puedeaprovechar en dicho momento. Al elegir la superficie del tejado para una planta fotovoltaica debería garantizarsepor ello que no se originen sombras duraderas y, especialmente en las horas de máxima irradiación (mediodía, mesesde verano), que no incida sobre el generador fotovoltaico ninguna sombra, en la medida de lo posible. Para estimarlas consecuencias energéticas de una sombra teniendo en cuenta el tamaño y la variación de estas a lo largo de unaño, se pueden utilizar programas especiales de simulación.

5 Planificación de plantas fotovoltaicas con sombraSMA Solar Technology AG

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5.2 Elección de la sombra en la plantaLa sombra proyectada sobre el generador fotovoltaico influye considerablemente sobre el rendimiento energéticoalcanzable. Por ello, el análisis de la evolución de las sombras siempre debe considerarse al iniciarse el diseño deuna planta. La proporción de módulos fotovoltaicos sombreados en relación con todo el generador fotovoltaico y laevolución temporal de las sombras son características importantes de una planta fotovoltaica con sombras. Lassiguientes estrategias han demostrado su eficacia en el tratamiento de plantas fotovoltaicas con sombras:

• Con una sombra sobre tan solo algunos módulos fotovoltaicos o sobre una proporción reducida de los mismos(por ejemplo, el 10 % del número total), se puede repartir la sombra de modo uniforme por los distintos strings.

• En caso de un intenso sombreado, es aconsejable un funcionamiento por separado de los módulos fotovoltaicossombreados y sin sombrear. En este caso es válido:

– Agrupar módulos fotovoltaicos con un nivel de irradiación similar.– No realizar ninguna conexión en paralelo de los strings con un nivel diferente de irradiación, sino prever un

seguidor del MPP separado para cada string. Para ello se pueden emplear muchos inversores fotovoltaicospequeños o aquellos dotados de la denominada técnica multistring.

– Para maximizar el rendimiento energético se requiere SMA ShadeFix.– El uso de optimizadores de potencia en el módulo fotovoltaico puede ser ventajoso para sombras muy

frecuentes o de gran superficie. Para evitar las desventajas, se debe tener cuidado al hacer funcionar losstrings afectados individualmente en un seguidor del MPP y equipar solo los módulos fotovoltaicos afectadospor las sombras con un optimizador de potencia.

5.3 Elección del inversorLa elección del inversor fotovoltaico también influye sobre las pérdidas de rendimiento condicionadas por lassombras. En este sentido deben tenerse en cuenta los puntos siguientes:

• Los inversores fotovoltaicos con un rango de tensión de entrada amplio también pueden seguir ajustando elpunto de operación óptimo incluso habiendo sombras y produciéndose la disminución resultante correspondientede la tensión del MPP.

• Los inversores fotovoltaicos con regulación de strings individuales permiten el funcionamiento casi en el puntoóptimo de un generador fotovoltaico con sombra y reducen gran parte de las posibles pérdidas.

• Para mantener al mínimo las pérdidas de rendimiento condicionadas por las sombras, es preciso emplear uninversor fotovoltaico con SMA ShadeFix para los strings con sombra cuyo seguimiento del punto máximo depotencia (MPP) detecte la existencia de varios puntos de operación.