Seminario Solis Episodio 37: Consideraciones clave para la selección de inversores en Proyectos Fotovoltaicos Integrados en Edificios (BIPV)

Antecedentes

Para abordar aún más el cambio climático, promover el desarrollo del ahorro de energía y la reducción de carbono, los edificios serán el foco de seguimiento del desarrollo de nuevas energías. La combinación orgánica de un sistema solar fotovoltaico y edificios hace que sea sencillo y práctico crear edificios ecológicos con un perfil de emisiones de carbono reducido. Las instalaciones de BIPV también garantizan que el diseño de cualquier nueva construcción tenga en cuenta su perfil energético desde el principio para ofrecer una arquitectura más agradable desde el punto de vista estético.

Este seminario de Solis compartirá las características de los proyectos BIPV y los puntos clave de la selección de inversores.

Características del proyecto BIPV

En un proyecto BIPV, es necesario diseñar el sistema fotovoltaico solar de acuerdo con las características estructurales del edificio en sí. A menudo, el área del techo de algunos edificios no es suficiente y, además, es necesario utilizar otras áreas del edificio. Esto puede incluir muros cortina solares, techos con iluminación natural, sombreado, etc.

Debido a las necesidades estéticas de los proyectos BIPV, los paneles solares están más inclinados hacia el vidrio generador de energía, las celdas de doble vidrio y las celdas de película delgada. Las células de película delgada tienen una excelente transmisión de luz y estética, funcionan mejor en condiciones de poca luz y tienen un mejor rendimiento de absorción de luz dispersa. La solución BIPV de muro cortina es posiblemente la opción más común. Los módulos de película delgada consisten principalmente en cobre, indio, galio, selenio (CIGS), telururo de cadmio (CdTe), perovskita (PSC) y otros tipos de materiales similares. Estas diferentes rutas de materiales se adaptan mejor a diferentes esquemas y, por lo general, cuando el diseño está impulsando la configuración del inversor.

Además, debido a que un proyecto BIPV tiene una estructura compleja y diversas orientaciones, especialmente proyectos que combinan múltiples formularios de solicitud, es necesario considerar completamente la estructura del proyecto, los aspectos eléctricos y de seguridad al diseñar el sistema fotovoltaico.

Selección del inversor del proyecto BIPV

Las principales características de un proyecto BIPV pueden variar. Hay muchos escenarios de aplicación arquitectónica, como techos planos, techos inclinados, muros cortina, techos transparentes, parasoles, etc. Además, el ángulo de inclinación puede ser complejo y la selección de materiales diversa, por lo que se deben considerar los siguientes aspectos a la hora de elegir un inversor.

Los proyectos BIPV se adaptan perfectamente a los inversores de cadena

La orientación, inclinación y selección de componentes de un proyecto BIPV puede ser compleja y diversa. Debe intentar elegir un inversor de cadena con múltiples MPPT, de modo que el sistema fotovoltaico tenga una mejor ventaja de seguimiento de potencia máxima y haga frente de manera efectiva a los desafíos mencionados anteriormente.

Los paneles solares de diferentes tipos y materiales necesitan un inversor compatible

En un proyecto BIPV, debido a los requisitos estéticos, las diferentes áreas del edificio utilizarán diferentes paneles fotovoltaicos. Por ejemplo, los techos planos usan paneles de silicio cristalino, las áreas de transmisión de luz usan vidrio de generación de energía fotovoltaica y las paredes usan paneles fotovoltaicos de película delgada. Por lo tanto, es necesario seleccionar un inversor adecuado para la configuración de acuerdo con los materiales seleccionados del panel solar.

Si el material es un componente de silicio cristalino o un panel fotovoltaico de película fina de telururo de cadmio, puede utilizar un inversor fotovoltaico con una topología sin transformador y configurarlo de acuerdo con el método convencional.

Si el panel fotovoltaico utiliza una celda de película delgada que requiere conexión a tierra negativa, ya que el panel está conectado a tierra negativamente, aumenta la posibilidad de fugas de CC y los riesgos potenciales de seguridad de descargas eléctricas para el personal. En este caso, se recomienda utilizar un inversor con una topología de transformador de alta frecuencia.

La alternativa es instalar un inversor sin transformador MÁS frecuencia de potencia

solución de transformador.

Configuración mediante un inversor con topología de transformador de alta frecuencia

Ventajas:

- No es necesario conectar un transformador de frecuencia de potencia externo

- Fácil de instalar.

Desventajas:

- Los inversores con topología de aislamiento de alta frecuencia no son comunes, lo que dificulta la obtención.

- La limitación de potencia del transformador de aislamiento interno hace que sea imposible realizar un solo producto de alta potencia. Esto puede generar dificultades en la configuración de proyectos a gran escala.

- Debido al transformador interno, la eficiencia del inversor es baja.

Configuración mediante convertidor de topología sin transformador + transformador de frecuencia de potencia

Para inversores con topología sin transformador, en una solución de panel fotovoltaico de película delgada, se debe procesar un transformador de frecuencia en el extremo de salida. El primario del transformador no está conectado a tierra y se recomienda que los transformadores trifásicos utilicen el método de conexión "△, Y", y el extremo más cercano al inversor es "△".

La terminal de la caja de distribución es una conexión tipo "Y" y el punto neutro se puede conectar o no (según la situación real del sitio). Luego, el inversor se conecta a la tierra de protección y no hay conexión a tierra eléctrica. Se recomienda que la capacidad sea 1,1 veces la capacidad nominal del inversor.

Ventajas:

- Los inversores sin transformador son comunes, fáciles de comprar y de costo relativamente bajo.

- Los inversores sin transformador se utilizan ampliamente en todo el mundo, desde 700W hasta 320kW.

- La configuración del sistema y la selección de productos es simple.

Desventajas:

- Se requiere un transformador de aislamiento de frecuencia externo.

El inversor elegido debe tener una función de supresión de fugas de corriente fuerte

Dado que la mayoría de los proyectos de BIPV utilizan paneles fotovoltaicos de película delgada, la distancia entre los paneles solares y el montaje es cercana, por lo que la capacidad a tierra es mayor y la fuga de corriente es mayor. Si el sustrato es de metal, la superficie de la hoja de metal es grande y delgada, y la fuga de corriente al suelo será mayor.

Incluso si se utiliza una conexión a tierra negativa, habrá problemas de fugas de corriente que afectarán la seguridad y el rendimiento del sistema.

Los productos de inversor seleccionados necesitan una potente función de supresión de fugas de corriente.

El inversor debe tener funciones de apoyo y protección de seguridad activa

Para los sistemas fotovoltaicos aplicados a edificios, la protección de seguridad es vital, especialmente en lo que respecta a las funciones de riesgo de incendio. Por lo tanto, los inversores deben tener funciones de apoyo como Interrupción de circuito por falla de arco (AFCI) y Apagado rápido (RSD) para lograr la protección completa del sistema y la operación y mantenimiento seguros posteriores.

Inversor con función AFCI                             Productos funcionales compatibles con RSD

El inversor debe tener una plataforma de operación y mantenimiento en línea dedicada.

Los proyectos BIPV son diseñados en combinación con características arquitectónicas. Por tanto, en comparación con los proyectos fotovoltaicos tradicionales, su posterior operación y mantenimiento (O&M) puede resultar más difícil y costoso. La elección de productos de inversor que brinden una gran cantidad de herramientas de operación y mantenimiento en línea garantiza que el sistema brinde operaciones y mantenimiento inteligentes y convenientes.

Conclusión

Los productos del proyecto BIPV hacen un uso completo del área del edificio, lo que puede aumentar efectivamente la potencia por unidad de área en un 60%. El desarrollo de edificios ecológicos es de gran importancia para el ahorro de energía y la reducción de emisiones de la sociedad. BIPV es sin duda una de las direcciones clave del desarrollo solar y es fundamental elegir inversores adecuados en función de las características individuales de la instalación.