Los paneles solares son una fuente de energía limpia y renovable que ha ganado popularidad en los últimos años. Sin embargo, la eficiencia de los paneles solares puede verse afectada por varios factores, como la sombra, la orientación y el envejecimiento. Es aquí donde entra en juego el optimizer solar panel.
¿Qué es un optimizer en un panel solar?
Un optimizer solar panel es una tecnología de conversor de DC a DC desarrollada para maximizar la producción de energía en sistemas fotovoltaicos o turbinas eólicas. Su función principal es ajustar individualmente el rendimiento de cada panel o turbina eólica a través del seguimiento del punto de máxima potencia, y opcionalmente, ajustar la salida para que coincida con el rendimiento del inversor de cadena (inversor de DC a AC). Los optimizadores de energía son especialmente útiles cuando los componentes generadores de energía en un sistema distribuido varían ampliamente, ya sea debido a diferencias en el equipo, sombras, orientación o ubicaciones ampliamente separadas.
Los optimizadores de energía pueden ser similares a los microinversores en el sentido de que ambos sistemas intentan aislar los paneles individuales para mejorar el rendimiento general del sistema. Un módulo inteligente es un optimizer de energía integrado en un módulo solar. Un microinversor combina básicamente un optimizer de energía con un pequeño inversor en una sola carcasa que se utiliza en cada panel, mientras que el optimizer de energía deja el inversor en una caja separada y utiliza solo un inversor para todo el conjunto. La ventaja de este enfoque híbrido es reducir los costos generales del sistema, evitando la distribución de electrónica.
Seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT)
La mayoría de los dispositivos de producción o almacenamiento de energía tienen una relación compleja entre la potencia que producen, la carga que se les aplica y la eficiencia de la entrega. En el caso de las baterías convencionales, por ejemplo, almacenan energía en reacciones químicas en sus electrolitos y placas. Estas reacciones requieren tiempo para ocurrir, lo que limita la velocidad a la que se puede extraer eficientemente la potencia de la celda. Por esta razón, las baterías grandes utilizadas para el almacenamiento de energía generalmente tienen dos o más capacidades listadas, normalmente las tasas de 2 horas y 20 horas, siendo la tasa de 2 horas alrededor del 50% de la tasa de 20 horas.
Los paneles solares tienen problemas similares debido a la velocidad a la que la célula puede convertir los fotones solares en electrones, la temperatura ambiente y una serie de otros problemas. En este caso, existe una relación no lineal entre el voltaje, la corriente y la cantidad total de energía producida, conocida como curva i-v. Para optimizar la recolección de energía, los arreglos solares modernos utilizan una técnica conocida como seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) para monitorear la producción total del conjunto y ajustar continuamente la carga presentada para mantener el funcionamiento del sistema en su punto de máxima eficiencia.
Tradicionalmente, los paneles solares producen voltajes alrededor de 30 V, lo cual es demasiado bajo para convertirlo eficientemente en corriente alterna (AC) para alimentar la red eléctrica. Para solucionar esto, los paneles se conectan en serie para aumentar el voltaje a algo más apropiado para el inversor utilizado, típicamente alrededor de 600 V. Sin embargo, este enfoque tiene la desventaja de que el sistema MPPT solo se puede aplicar al conjunto en su totalidad. Si un panel está ligeramente sombreado, su salida puede disminuir drásticamente y aumentar su resistencia interna. Como los paneles están conectados en serie, esto provocaría una reducción en la producción de todo el conjunto debido al aumento de la resistencia total. Este cambio en el rendimiento hace que el sistema MPPT desplace el punto de operación óptimo del resto de los paneles.
Estos problemas han llevado a varias soluciones que aíslan los paneles individualmente o en grupos más pequeños en un esfuerzo por proporcionar MPPT evitando los problemas de los conjuntos grandes.
La diferencia entre MPPT y optimizer
Los optimizadores de energía se conectan a los inversores para aumentar la eficiencia en el punto de generación de energía de los módulos solares. Los optimizadores aumentan la tasa de conversión y eficiencia de la energía de DC a AC. El inversor convierte la energía de corriente continua (DC) generada por los módulos solares y optimizadores en energía utilizable en forma de corriente alterna (AC). Algunos pueden argumentar que el inversor es el componente más importante de un sistema de energía solar (después de los paneles solares). La eficiencia general del inversor en la conversión de energía en energía utilizable juega un papel importante en la cantidad de energía utilizable que puede ser aprovechada por el sistema. Los optimizadores de energía trabajan para asegurarse de que estás obteniendo el máximo provecho de tu conjunto de paneles solares, lo que los convierte en un complemento perfecto para los inversores de cadena compatibles.
Los optimizadores de energía trabajan en condiciones menos ideales del sitio (como sombras o techos orientados al norte) con tus paneles e inversor para asegurarse de que estás obteniendo el máximo rendimiento de tu sistema. Al igual que los microinversores, aumentan el rendimiento de salida de cada módulo a nivel individual, lo que abre una serie de beneficios para los propietarios del sistema. Es importante analizar las condiciones del sitio para elegir la configuración de energía solar más eficiente para tu situación única.
¿Cómo funcionan los optimizadores de energía para mejorar la eficiencia?
Los optimizadores de energía son convertidores de DC a DC que, una vez instalados en los paneles solares, convierten el módulo en un módulo inteligente. Los optimizadores toman la energía de corriente continua (DC), regulan la salida del módulo y entregan energía al inversor central para la conversión final de energía de DC a AC. Los optimizadores aumentan la producción de energía total de tu conjunto de paneles solares al rastrear constantemente el punto de máxima potencia (MPPT) de cada módulo individual en tu sistema. El seguimiento del MPPT de los módulos aumenta la eficiencia de la energía de corriente continua desde la célula solar y hasta el inversor central, donde se convierte en energía utilizable de corriente alterna.
Además, los optimizadores de energía te permiten monitorear el rendimiento de los módulos individuales en tu sistema a través de la plataforma de monitoreo de SolarEdge para una solución rápida y sencilla de problemas y mantenimiento. Los optimizadores mitigan la pérdida de coincidencia de módulos que puede ser causada por tolerancias de fabricación, sombras parciales, degradación, etc.
La diferencia entre optimizadores de energía y microinversores
Existen algunas similitudes entre los optimizadores de energía y los microinversores. La primera es que ambos monitorean el rendimiento a nivel de módulo individual, en lugar de informar exclusivamente sobre el rendimiento del sistema en su conjunto. El monitoreo individual de paneles ofrece información más detallada sobre tu sistema, lo que puede ser útil para mejorar la eficiencia de los paneles, solucionar problemas, entre otros.
La segunda similitud es que ambos ofrecen soluciones para techos complejos y un rendimiento mejorado en condiciones de sombra. La sombra es particularmente importante, ya que un módulo con bajo rendimiento puede hacer que todo el sistema sea menos eficiente o deje de generar energía por completo. Tanto los optimizadores de energía como los microinversores abordan este problema con facilidad.
A pesar de sus similitudes, hay algunas diferencias importantes.
En primer lugar, a diferencia de los microinversores que convierten la energía de DC a AC en el lugar donde se encuentra el módulo, los optimizadores acondicionan la energía de DC a DC y la envían al inversor central, que luego finaliza el proceso de conversión.
En segundo lugar, en el mercado actual, el costo de los optimizadores de energía tiende a ser menor que el de los microinversores. Esto, por supuesto, tiene en cuenta el costo total de un sistema de microinversores Enphase versus un sistema de inversores SolarEdge con optimizadores de energía.
En tercer lugar, debido a que los optimizadores están vinculados a un inversor central, los sistemas son más difíciles de ampliar con el tiempo en comparación con los sistemas de microinversores. Si planeas instalar la mitad de un conjunto de 8 kW (4 kW) y luego agregar los otros 4 kW en el futuro, se recomiendan los microinversores. Esto se debe a que un inversor de 6 kW funcionará de manera deficiente con solo 4 kW de generación de energía y es posible que no pueda funcionar en absoluto en condiciones de baja energía. Los microinversores evitan este problema debido a cómo se instalan y dónde se convierte la energía de DC a AC.
En cuarto lugar, aunque los microinversores requieren mantenimiento, es menos probable que afecten el rendimiento de tu sistema que un sistema con optimizadores. Si un optimizador falla, es probable que el inversor central se vea afectado mientras se realizan las reparaciones.
Consultas habituales
- ¿Los optimizadores de energía son compatibles con todos los inversores solares?
- ¿Qué sucede si un panel está sombreado en un sistema con optimizadores de energía?
- ¿Los optimizadores de energía requieren mantenimiento?
Algunos optimizadores están diseñados para funcionar en conjunto con un inversor central del mismo fabricante, lo que permite que el inversor se comunique con los optimizadores para garantizar que el inversor siempre reciba el mismo voltaje total de la cadena de paneles.
Si un panel está sombreado, su voltaje disminuirá, lo que afectará la cantidad de corriente que puede entregar. Sin embargo, los optimizadores ajustarán los voltajes de los demás paneles para mantener el voltaje total requerido por el inversor, evitando una pérdida significativa de energía en todo el sistema.
Los optimizadores de energía pueden requerir mantenimiento ocasional, pero es menos probable que afecten el rendimiento del sistema en comparación con un sistema con microinversores.
Los optimizadores de energía son una solución eficiente para maximizar la producción de energía en sistemas fotovoltaicos. Aumentan la eficiencia de cada módulo individualmente, superando los desafíos de sombras y desajustes de rendimiento. Si estás considerando la instalación de un sistema solar, los optimizadores de energía pueden ser una excelente opción para mejorar el rendimiento y la rentabilidad de tu sistema.