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Desactivación automática de módulos fotovoltaicos

Para permitir intervenciones en los equipos eléctricos, se requiere que se pueda efectuar la desactivación completa del sistema. Por ello, cada país estableció ciertos valores de potencia, corriente y tensión para CC y CA, los que rigen como estándar de reducción de los equipos en caso de fallas o trabajos de mantenimiento. Esto también sucede en el caso de los sistemas solares.

Cómo realizar la reducción de valores eléctricos (valores de potencia, corriente y tensión para CC y CA) en forma útil, depende de las prácticas típicas de instalación y de las condiciones ambientales en cada país. En Alemania, por ejemplo, se aplica la Directiva de Baja Tensión que especifica los valores límite para la desactivación, y eso sin tener en cuenta el tipo de instalación eléctrica. Además, deben implementarse las normas técnicas comunes, como las conocidas “cinco reglas de seguridad”.

En el caso de los sistemas solares, diferentes directivas han sido elaboradas por varias entidades. Una de estas normas, basada en la mencionada Directiva de Baja Tensión, es la E VDE-AR-E 2100- 712 “Medidas para el lado de corriente continua de un sistema fotovoltaico para mantener la seguridad eléctrica en caso de extinción de incendio o asistencia técnica”, la que toma en cuenta que es posible que personas que no son técnicos cualificados, deban manejar las instalaciones, y apunta más bien a sistemas típicos con módulos de corriente continua y unidades centrales para la conversión CC-CA.

La desactivación del lado CC demuestra ser importante también para que personal técnico (como instaladores, técnicos de mantenimiento y también los operadores de la planta que no necesariamente tienen experiencia técnica), tengan un entorno eléctrico seguro.

Con el fin de garantizar la seguridad personal en la intervención en un sistema fotovoltaico, la Directiva de Baja Tensión define que en el caso de una desactivación:

El sistema debe estar limitado en 120 V CC.

La suma de todas las corrientes de cortocircuito no excederá el valor máximo de 12 mA.

La capacidad restante de la instalación no sea mayor a 350 mJ.


La interrupción de alimentación centralizada no es suficiente

Estos valores pueden lograrse mediante diferentes medidas, y presentamos soluciones que interrumpen la instalación PV en forma centralizada o bien en un punto determinado de la alimentación. Es decir, que interrumpen el flujo de corriente, de modo que en un primer lugar se cumple con la directiva. Sin embargo, en el sistema CC completo, sigue presente la “tensión de circuito abierto” (la que asciende a varios cientos de voltios) mientras la luz solar incide en los módulos. Otra posibilidad consiste en cortocircuitar el string de módulos PV, reduciendo así la corriente a cero y se cumple con la directiva. Sin embargo, aún puede fluir corriente porque la conexión no está cortada.

¿Qué tan segura es esta solución en la realidad? Para responder a esta pregunta, en primer lugar debe conocerse la causa por la que una persona se acerca a la instalación fotovoltaica, lo que ocurre, por ejemplo, durante la fase de instalación, o para realizar un mantenimiento (tanto regular o imprevisto). En función de los daños, las condiciones eléctricas son difícilmente visibles o simplemente no accesibles. En el caso de modificaciones en el techo o de instalaciones en edificios, se involucran personas que llegan a tener contacto con la instalación fotovoltaica sin contar con conocimientos eléctricos. En términos generales, los sistemas PV no proporcionan una fuente de peligro, ya que están adecuadamente aislados, pero a menudo presentan daños que se deben reparar. Por esta razón, no es suficiente si estos sistemas cumplen con la Directiva de Baja Tensión, porque cuando el flujo de corriente se interrumpe solo en un punto central, los empleados se expondrán a un riesgo cuando trabajan en el cableado, donde todavía se aplica la tensión del sistema. Cuando la línea defectuosa tiene contacto con otras partes conductoras o personas, vuelve a ser posible un flujo de corriente.

Un cortocircuito central está incluso prohibido por la directiva VDE antes mencionada y tampoco aumenta la seguridad, porque no hay garantía de que no haya tensiones no deseadas en el sistema. Una vez que el flujo de corriente de cortocircuito se impide o se interrumpe, se produce una tensión peligrosa en este punto.

Estas situaciones demuestran que las unidades centrales de conmutación en los sistemas fotovoltaicos, no son una solución adecuada. El riesgo de una descarga eléctrica existe mientras haya luz sobre los módulos fotovoltaicos. Se requiere una seguridad personal diferente para que estos trabajos no tengan que ejecutarse de noche o se convierta en una labor excesivamente compleja. Una desactivación adecuada puede efectuarse aquí solo por módulos.

Además, se debe realizar una desactivación automática sin necesidad de evaluación o intervención especial por parte de personal técnico. Con este fin, deben instalarse interruptores que analizan el funcionamiento de los módulos PV y distinguen si el sistema está en un estado seguro o no. Para la protección personal, un “circuito a prueba de fallos” resulta indispensable. Estas unidades examinan continuamente el entorno eléctrico y saben las características de una operación normal, e identificarán cualquier intervención, accidente o daño como una desviación e inician automáticamente la desactivación.

Dado que la detección de fallos se realiza en cada módulo PV por separado y de forma independiente, se logra un alto nivel de redundancia. Esto reduce considerablemente la probabilidad de fallo del circuito de seguridad. Por otra parte, no se requiere una comunicación dentro del sistema, ya que puede estar con fallos o pueda interpretarse erróneamente. Además, la comunicación está siempre asociada a altos costos de instalación debido al tendido de cables y la instalación del software.

Por lo tanto, hay que constatar que un sistema de seguridad para sistemas fotovoltaicos debe tener funciones de conmutación al nivel del módulo, y debe diseñarse a prueba de fallos y presentar la más alta redundancia posible.


Artículo gentileza de Phoenix Contact Chile. www.phoenixcontact.cl
Diciembre 2016
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